JP2011120382A - Non-contact power feed equipment, non-contact power receiving device, and non-contact power feed system - Google Patents

Non-contact power feed equipment, non-contact power receiving device, and non-contact power feed system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a mechanism which adjusts a resonance frequency in a non-contact power feed resonance system without installing a variable capacity capacitor. <P>SOLUTION: Non-contact power feed to a secondary side from a primary side is performed by an effect that a primary self-resonance coil 30 on the primary side (power feed equipment) and a secondary self-resonance coil 70 on the secondary side (power receiving device) resonate with each other via an electromagnetic field. The adjustment mechanisms 50, 80 are provided, displacing shield plates 56, 86 being movable members constituting a part of electromagnetic shields 55, 85 for storing coil units 20, 60 with respect to the coil units 20, 60. By adjusting relative positions (distances D) of the shield plated 56, 86 with respect to the coil units 20, 60, inductances and frequencies of the primary self-resonance coil 30 and the secondary self-resonance coil 70 are adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、非接触給電設備、非接触受電装置および非接触給電システムに関し、より特定的には、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴によって非接触給電を行なう非接触給電設備、非接触受電装置および非接触給電システムに関する。   The present invention relates to a non-contact power supply facility, a non-contact power reception device, and a non-contact power supply system, and more specifically, a non-contact power supply facility that performs non-contact power supply by resonance via an electromagnetic field between a power transmission side and a power reception side. The present invention relates to a non-contact power receiving apparatus and a non-contact power feeding system.

環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を加える充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機をさらに動力源として搭載した自動車や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した自動車である。   Electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are attracting attention as environmentally friendly vehicles. These vehicles are equipped with an electric motor that generates a driving force and a rechargeable power storage device that applies electric power supplied to the electric motor. The hybrid vehicle is a vehicle that further includes an internal combustion engine as a power source together with an electric motor, or a vehicle that further includes a fuel cell as well as a power storage device as a DC power source for driving the vehicle.

ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な構成が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般仮定の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。   In a hybrid vehicle as well as an electric vehicle, a configuration capable of charging an in-vehicle power storage device from a power source outside the vehicle is known. For example, a so-called “plug-in hybrid vehicle” is known in which a power storage device can be charged from a generally assumed power source by connecting a power outlet provided in a house and a charging port provided in a vehicle with a charging cable. Yes.

一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の3つの技術が知られている。このうち、共鳴法は、1対の共鳴器(たとえば1対の自己共振コイル)を電磁場(近接場)において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術である。   On the other hand, as a power transmission method, wireless power transmission that does not use a power cord or a power transmission cable has recently attracted attention. As this wireless power transmission technology, three technologies known as power transmission using electromagnetic induction, power transmission using microwaves, and power transmission using a resonance method are known. Among these, the resonance method is a non-contact power transmission technique in which a pair of resonators (for example, a pair of self-resonant coils) are resonated in an electromagnetic field (near field) and power is transmitted through the electromagnetic field.

特開2009−106136号公報(特許文献1)には、共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで受電した電力によって、車載蓄電装置を充電可能な電動車両の構成が記載されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2009-106136 (Patent Document 1) describes a configuration of an electric vehicle that can charge an in-vehicle power storage device with electric power wirelessly received from a power source outside the vehicle by a resonance method.

また、特開2004−72832号公報(特許文献2)には、非接触給電装置において、可変容量コンデンサを配置することによって受電回路の共振周波数を調整可能とする構成が記載されている。これにより、受電回路のインダクタンスが変化した場合でも、可変容量コンデンサの容量を変化させることによって、負荷に供給される電圧を一定に維持するとともに、負荷に必要な電圧を必要なときにだけ供給することが可能となることが記載されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2004-72832 (Patent Document 2) describes a configuration in which the resonance frequency of the power receiving circuit can be adjusted by arranging a variable capacitor in a non-contact power feeding device. As a result, even when the inductance of the power receiving circuit changes, the voltage supplied to the load is kept constant by changing the capacitance of the variable capacitor, and the voltage necessary for the load is supplied only when necessary. It is described that it becomes possible.

特開2009−106136号公報JP 2009-106136 A 特開2004−72832号公報JP 2004-72832 A

特許文献1に記載したような、電動車両への非接触給電においても、自己共振コイル間の位置関係等に応じて、共鳴系での共振周波数が当初の設計値からずれる虞がある。一方で、共鳴法による非接触送電における送電周波数は、共鳴系の共振周波数に対応して所定周波数に設定されるため、上記のような現象が生じると、送電時の効率(以下、単に送電効率と称する)が低下することが懸念される。   Even in non-contact power feeding to an electric vehicle as described in Patent Document 1, the resonance frequency in the resonance system may deviate from the initial design value depending on the positional relationship between the self-resonant coils. On the other hand, since the power transmission frequency in contactless power transmission by the resonance method is set to a predetermined frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance system, when the above phenomenon occurs, the efficiency during power transmission (hereinafter simply referred to as power transmission efficiency). It is feared that this will decrease.

特許文献2に記載された可変容量コンデンサを共鳴系に配置すれば、インダクタンスの変化を相殺するようにキャパシタンスを調整することによって、共振周波数を調整することが可能となる。共振周波数を調整することによって、送電効率を維持することが可能となる。   If the variable capacitor described in Patent Document 2 is arranged in the resonance system, the resonance frequency can be adjusted by adjusting the capacitance so as to cancel the change in inductance. It is possible to maintain power transmission efficiency by adjusting the resonance frequency.

しかしながら、可変容量コンデンサを新たに設けることにより、装置の大型化およびコスト上昇が懸念される。その一方で、コイルの設計のみによって、インダクタンス調整を行なうことは、設計上困難である。   However, there is a concern about the increase in size and cost of the apparatus by newly providing a variable capacitor. On the other hand, it is difficult in design to adjust the inductance only by designing the coil.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、可変容量コンデンサを設けることなく、可変容量コンデンサを設けることなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding resonance system without providing a variable capacitor and without providing a variable capacitor. It is to provide a mechanism capable of adjusting the resonance frequency.

この発明によれば、非接触給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器と、電磁シールドと、調整機構とを備える。電源装置は、所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成される。送電用共鳴器は、受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。送電用共鳴器は、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを含む。電磁シールドは、一次自己共振コイルを格納し、かつ、受電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成される。調整機構は、外力によって移動可能に構成された電磁シールドの可動部材を一次自己共振コイルに対して変位させることによって、一次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。   According to this invention, the non-contact power supply facility includes a power supply device, a power transmission resonator, an electromagnetic shield, and an adjustment mechanism. The power supply device is configured to output high-frequency power at a predetermined power transmission frequency. The power transmitting resonator is configured to transmit power from the power supply device to the power receiving device in a contactless manner by resonating with the power receiving resonator of the power receiving device via an electromagnetic field. The power transmission resonator includes a primary self-resonant coil configured to generate an electromagnetic field when fed with high-frequency power. The electromagnetic shield is configured to house the primary self-resonant coil and to provide an opening toward the power receiving resonator. The adjustment mechanism is configured to adjust the inductance of the primary self-resonant coil by displacing the movable member of the electromagnetic shield configured to be movable by an external force with respect to the primary self-resonant coil.

好ましくは、非接触給電設備は、電源装置および送電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータを含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、一次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む。   Preferably, the non-contact power supply facility further includes a control device for controlling the power supply device and the power transmission resonator. The adjustment mechanism includes an actuator controlled by a control device for generating a displacement force of the movable member. The control device generates an efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmitting resonator to the power receiving resonator, and generates an actuator control instruction for controlling the relative position of the movable member with respect to the primary self-resonant coil. An inductance adjustment control unit. The inductance adjustment control unit includes a displacement setting unit for generating a control instruction so as to change the relative position stepwise in a state where the power supply device generates high-frequency power at a predetermined power transmission frequency, and a displacement setting An optimum position search unit for searching for an optimum position corresponding to the relative position where the power transmission efficiency is maximized from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the unit.

さらに好ましくは、制御装置は、非接触給電設備から受電装置への送電処理の開始の際に、変位設定部および最適位置探索部による最適位置の探索を実行し、可動部材の位置を調整機構によって最適位置に従って制御した後に、送電処理を実行する。特に、最適位置の探索時における電源装置からの出力電力は、送電処理時における電源装置からの出力電力よりも小さい。   More preferably, the control device performs an optimum position search by the displacement setting unit and the optimum position search unit at the start of power transmission processing from the non-contact power supply facility to the power receiving device, and the position of the movable member is adjusted by the adjustment mechanism. After controlling according to the optimum position, the power transmission process is executed. In particular, the output power from the power supply device when searching for the optimum position is smaller than the output power from the power supply device during power transmission processing.

この発明によれば、非接触受電装置は、電源装置から高周波電力を受ける送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器と、電磁シールドと、調整機構とを備える。受電用共鳴器は、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを含む。電磁シールドは、二次自己共振コイルを格納し、かつ、送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成される。調整機構は、外力によって移動可能に構成された電磁シールドの可動部材を二次自己共振コイルに対して変位させることによって、二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。   According to the present invention, the contactless power receiving device resonates with the power transmitting resonator that receives the high frequency power from the power supply device via the electromagnetic field, thereby receiving the power transmitted from the power transmitting resonator in a contactless manner. A container, an electromagnetic shield, and an adjustment mechanism. The power receiving resonator includes a secondary self-resonant coil configured to receive power from the primary self-resonant coil by resonating with the primary self-resonant coil of the power transmitting resonator via an electromagnetic field. The electromagnetic shield is configured to house the secondary self-resonant coil and to provide an opening toward the power transmitting resonator. The adjustment mechanism is configured to adjust the inductance of the secondary self-resonant coil by displacing the movable member of the electromagnetic shield configured to be movable by an external force with respect to the secondary self-resonant coil.

好ましくは、非接触受電装置は、受電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、二次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む。   Preferably, the non-contact power receiving device further includes a control device for controlling the power receiving resonator. The adjustment mechanism further includes an actuator controlled by the control device for generating a displacement force of the movable member. The control device generates an efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmission resonator to the power reception resonator and an actuator control instruction for controlling the relative position of the movable member with respect to the secondary self-resonant coil. And an inductance adjustment control unit. The inductance adjustment control unit includes a displacement setting unit for generating a control instruction so as to change the relative position stepwise in a state where the power supply device generates high-frequency power at a predetermined power transmission frequency, and a displacement setting An optimum position search unit for searching for an optimum position corresponding to the relative position where the power transmission efficiency is maximized from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the unit.

この発明によれば、非接触給電システムは、所定の高周波電力を送電するための給電設備と、給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置とを備える。給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器とを含む。電源装置は、所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成される。送電用共鳴器は、電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの高周波電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。送電用共鳴器は、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを有する。給電設備は、一次自己共振コイルを格納し、かつ、受電装置へ向けた開口部が設けられるように構成された送電側電磁シールドをさらに含む。受電装置は、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を含む。受電用共鳴器は、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを有する。受電装置は、二次自己共振コイルを格納し、かつ、送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された受電側電磁シールドをさらに含む。そして、給電設備および受電装置の少なくとも一方は、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構をさらに含む。調整機構は、送電側電磁シールドまたは受電側電磁シールドのうちの外力によって移動可能に構成された可動部材を、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルに対して変位させることによって、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される。   According to this invention, the non-contact power supply system includes a power supply facility for transmitting predetermined high-frequency power and a power receiving device for receiving the power transmitted from the power supply facility in a contactless manner. The power supply facility includes a power supply device and a power transmission resonator. The power supply device is configured to output high-frequency power at a predetermined power transmission frequency. The power transmitting resonator is configured to transmit high-frequency power from the power supply device to the power receiving device in a non-contact manner by resonating via an electromagnetic field. The power transmission resonator has a primary self-resonant coil configured to generate an electromagnetic field when fed with high-frequency power. The power supply facility further includes a power transmission-side electromagnetic shield configured to store the primary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power receiving device. The power receiving device includes a power receiving resonator that receives power transmitted from the power transmitting resonator in a contactless manner. The power receiving resonator has a secondary self-resonant coil configured to receive power from the primary self-resonant coil by resonating with the primary self-resonant coil of the power transmitting resonator via an electromagnetic field. The power receiving device further includes a power receiving side electromagnetic shield configured to house the secondary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power transmitting resonator. At least one of the power supply facility and the power receiving device further includes an adjustment mechanism for adjusting the inductance of the primary self-resonant coil or the secondary self-resonant coil. The adjustment mechanism is configured to displace a movable member configured to be movable by an external force of the power transmission side electromagnetic shield or the power reception side electromagnetic shield with respect to the primary self-resonance coil or the secondary self-resonance coil. Or it is comprised so that the inductance of a secondary self-resonance coil may be adjusted.

好ましくは、非接触給電システムは、給電設備および受電装置を制御するための制御装置をさらに備える。調整機構は、可動部材の変位力を発生するための、制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含む。制御装置は、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、調整機構における、一次自己共振コイルまたは二次自己共振コイルに対する可動部材の相対位置を制御するためのアクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含む。インダクタンス調整制御部は、電源装置が所定の送電周波数にて高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように制御指示を生成するための変位設定部と、変位設定部により段階的に変化される相対位置のそれぞれにおける送電効率から、送電効率が最大となる相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを有する。   Preferably, the non-contact power feeding system further includes a control device for controlling the power feeding facility and the power receiving device. The adjustment mechanism further includes an actuator controlled by the control device for generating a displacement force of the movable member. The control device controls the relative position of the movable member with respect to the primary self-resonant coil or the secondary self-resonant coil in the efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmitting resonator to the power receiving resonator and the adjustment mechanism. And an inductance adjustment control unit for generating an actuator control instruction. The inductance adjustment control unit includes a displacement setting unit for generating a control instruction so as to change the relative position stepwise in a state where the power supply device generates high-frequency power at a predetermined power transmission frequency, and a displacement setting And an optimum position search unit for searching for an optimum position corresponding to the relative position at which the power transmission efficiency is maximized from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the unit.

さらに好ましくは、制御装置は、給電設備から受電装置への送電処理の開始の際に、変位設定部および最適位置探索部による最適位置の探索を実行し、可動部材の位置を調整機構によって最適位置に従って制御した後に、送電処理を実行する。特に、最適位置の探索時における電源装置からの出力電力は、送電処理時における電源装置からの出力電力よりも小さい。   More preferably, the control device executes an optimum position search by the displacement setting unit and the optimum position searching unit at the start of power transmission processing from the power supply facility to the power receiving device, and adjusts the position of the movable member by the adjustment mechanism. Then, the power transmission process is executed. In particular, the output power from the power supply device when searching for the optimum position is smaller than the output power from the power supply device during power transmission processing.

あるいは好ましくは、送電用共鳴器および受電用共鳴器の各々は、調整機構を有する。そして、インダクタンス調整制御部は、送電用共鳴器の調整機構における、一次自己共振コイルに対する送電側電磁シールドの可動部材の相対位置と、受電用共鳴器の調整機構における、二次自己共振コイルに対する受電側電磁シールドの可動部材の相対位置とを共通に制御する。   Alternatively, preferably, each of the power transmitting resonator and the power receiving resonator has an adjustment mechanism. Then, the inductance adjustment control unit includes a relative position of the movable member of the power transmission side electromagnetic shield with respect to the primary self-resonant coil in the adjustment mechanism of the power transmission resonator, and power reception with respect to the secondary self-resonance coil in the adjustment mechanism of the power reception resonator. The relative position of the movable member of the side electromagnetic shield is controlled in common.

好ましくは、可動部材は異なる材質で複数設けられる。そして、調整機構は、複数の可動部材のそれぞれについて、一次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される。さらに好ましくは、複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第1および第2の可動部材を有するとともに、第1の可動部材の導電率は第2の可動部材の導電率よりも高い一方で、第2の可動部材の透磁率は第1の可動部材の透磁率よりも高い。   Preferably, a plurality of movable members are provided with different materials. The adjustment mechanism is configured such that the relative position with respect to the primary self-resonant coil can be independently controlled for each of the plurality of movable members. More preferably, the plurality of movable members include first and second movable members made of different materials, and the conductivity of the first movable member is higher than the conductivity of the second movable member, The magnetic permeability of the second movable member is higher than the magnetic permeability of the first movable member.

この発明によれば、可変容量コンデンサを設けることなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a mechanism capable of adjusting a resonance frequency in a non-contact power feeding resonance system without providing a variable capacitor.

この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a non-contact power feeding system according to an embodiment of the present invention. 図1に示した調整機構の構成例を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structural example of the adjustment mechanism shown in FIG. シールド板に設けられた貫通孔および空気孔の配置例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of arrangement | positioning of the through-hole and air hole which were provided in the shield board. シールド板の変位に応じたインダクタンスの変化特性を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the change characteristic of the inductance according to the displacement of a shield board. 本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the control processing procedure of the non-contact electric power feeding using the inductance adjustment mechanism in the non-contact electric power feeding system by embodiment of this invention. インダクタンス調整処理の詳細な処理手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the detailed process sequence of an inductance adjustment process. 本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順の変形例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the modification of the control processing procedure of the non-contact electric power feeding using the inductance adjustment mechanism in the non-contact electric power feeding system by embodiment of this invention. 調整機構の構成の変形例を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the modification of a structure of an adjustment mechanism. 図1に示した受電装置を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid vehicle shown as an example of the electric vehicle carrying the power receiving apparatus shown in FIG.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

図1は、この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。図1を参照して、非接触給電システムは、制御装置40と、給電設備100と、受電装置110とを備える。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a non-contact power feeding system according to an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the non-contact power feeding system includes a control device 40, a power feeding facility 100, and a power receiving device 110.

給電設備100は、高周波電源装置10と、電力計15と、コイルユニット20と、調整機構50とを含む。   The power supply facility 100 includes a high frequency power supply device 10, a power meter 15, a coil unit 20, and an adjustment mechanism 50.

高周波電源装置10は、電力計15を介して一次コイル25に接続され、制御装置40から受ける駆動信号に基づいて所定の高周波電圧(たとえば数MHz〜10数MHz程度)を発生することができる。高周波電源装置10は、たとえば正弦波インバータ回路から成り、制御装置40によって制御される。   The high frequency power supply device 10 is connected to the primary coil 25 via the wattmeter 15 and can generate a predetermined high frequency voltage (for example, about several MHz to several tens MHz) based on a drive signal received from the control device 40. The high frequency power supply device 10 is composed of a sine wave inverter circuit, for example, and is controlled by the control device 40.

コイルユニット20は、一次コイル25および一次自己共振コイル30を含む。一次側のコイルユニット20は、「送電用共鳴器」の一実施例を構成する。   The coil unit 20 includes a primary coil 25 and a primary self-resonant coil 30. The coil unit 20 on the primary side constitutes an embodiment of a “power transmission resonator”.

一次コイル25は、一次自己共振コイル30と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル30と磁気的に結合可能に構成される。そして、一次コイル25は、高周波電源装置10から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル30へ給電する。   The primary coil 25 is disposed substantially coaxially with the primary self-resonant coil 30 and is configured to be magnetically coupled to the primary self-resonant coil 30 by electromagnetic induction. The primary coil 25 feeds high-frequency power supplied from the high-frequency power supply device 10 to the primary self-resonant coil 30 by electromagnetic induction.

一次自己共振コイル30は、両端がオープン(非接続)のLC共振コイルであり、受電装置110の二次自己共振コイル70(後述)と電磁場を介して共鳴することにより受電装置110へ非接触で電力を送電する。なお、容量C1は、一次自己共振コイル30の浮遊容量によって構成可能であるが、容量素子を実際に設けてもよい。   The primary self-resonant coil 30 is an LC resonant coil whose both ends are open (not connected), and resonates with a secondary self-resonant coil 70 (described later) of the power receiving device 110 via an electromagnetic field so as not to contact the power receiving device 110. Transmit power. The capacitor C1 can be configured by the stray capacitance of the primary self-resonant coil 30, but a capacitor element may actually be provided.

電力計15は、高周波電源装置10からコイルユニット20へ供給される電力P1、すなわち、給電設備100による送電電力P1を検出する。   The wattmeter 15 detects power P <b> 1 supplied from the high frequency power supply device 10 to the coil unit 20, i.e., transmission power P <b> 1 transmitted by the power supply facility 100.

調整機構50は、一次自己共振コイル30のインダクタンスL1および容量C1によって決まる共振周波数を変化させるために、少なくとも一次自己共振コイル30のインダクタンスを調整するように設けられる。なお、一次コイル25および一次自己共振コイル30の間の電磁誘導による結合を考慮すれば、調整機構50は、一次コイル25および一次自己共振コイル30の両方のインダクタンスを調整するように設けられることが好ましい。   The adjusting mechanism 50 is provided to adjust at least the inductance of the primary self-resonant coil 30 in order to change the resonance frequency determined by the inductance L1 and the capacitance C1 of the primary self-resonant coil 30. In consideration of the coupling due to electromagnetic induction between the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30, the adjusting mechanism 50 may be provided to adjust the inductances of both the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30. preferable.

受電装置110は、コイルユニット60と、電力計75と、調整機構80とを含む。コイルユニット60は、二次コイル65および二次自己共振コイル70を含む。二次側のコイルユニット60は、「受電用共鳴器」の一実施例を構成する。   Power reception device 110 includes a coil unit 60, a wattmeter 75, and an adjustment mechanism 80. The coil unit 60 includes a secondary coil 65 and a secondary self-resonant coil 70. The secondary coil unit 60 constitutes an embodiment of a “power receiving resonator”.

二次自己共振コイル70も、一次自己共振コイル30と同様に両端がオープンのLC共振コイルであり、一次自己共振コイル30と電磁場を介して共鳴することによって、給電設備100から非接触で電力を受電する。なお、容量C2についても、二次自己共振コイル70の浮遊容量によって構成可能であるが、容量素子を実際に設けてもよい。   Similarly to the primary self-resonant coil 30, the secondary self-resonant coil 70 is an LC resonant coil having both ends open. By resonating with the primary self-resonant coil 30 via an electromagnetic field, electric power is supplied from the power supply equipment 100 in a contactless manner. Receive power. The capacitor C2 can also be configured by the stray capacitance of the secondary self-resonant coil 70, but a capacitor element may be actually provided.

二次コイル65は、二次自己共振コイル70と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル70と磁気的に結合可能に構成される。そして、二次コイル65は、二次自己共振コイル70により受電された電力を電磁誘導により取出すように構成される。   The secondary coil 65 is disposed substantially coaxially with the secondary self-resonant coil 70 and is configured to be magnetically coupled to the secondary self-resonant coil 70 by electromagnetic induction. The secondary coil 65 is configured to take out the electric power received by the secondary self-resonant coil 70 by electromagnetic induction.

電力計75は、二次コイルユニット60へ供給された電力P2、すなわち、受電装置110による受電電力P2を検出する。   The wattmeter 75 detects the power P <b> 2 supplied to the secondary coil unit 60, i.e., the power P <b> 2 received by the power receiving device 110.

調整機構80は、二次自己共振コイル70のインダクタンスL2および容量C2によって決まる共振周波数を変化させるために、少なくとも二次自己共振コイル70のインダクタンスを調整するように設けられる。なお、二次コイル65および二次自己共振コイル70の間の電磁誘導による結合を考慮すれば、調整機構80は、二次コイル65および二次自己共振コイル70の両方のインダクタンスを調整するように設けられることが好ましい。   The adjustment mechanism 80 is provided to adjust at least the inductance of the secondary self-resonant coil 70 in order to change the resonance frequency determined by the inductance L2 and the capacitance C2 of the secondary self-resonant coil 70. In consideration of the coupling due to electromagnetic induction between the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70, the adjustment mechanism 80 adjusts the inductances of both the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70. It is preferable to be provided.

制御装置40は、たとえば、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵した電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。   The control device 40 is constituted by, for example, a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) with a built-in memory, and based on a map and a program stored in the memory, a predetermined calculation is performed. It is configured to perform processing. Alternatively, at least a part of the ECU may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit.

制御装置40は、高周波電源装置10を制御するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号を高周波電源装置10へ出力する。そして、制御装置40は、高周波電源装置10を制御することによって一次自己共振コイル30から受電装置110の二次自己共振コイル70への給電を制御する。   The control device 40 generates a drive signal for controlling the high frequency power supply device 10 and outputs the generated drive signal to the high frequency power supply device 10. Then, the control device 40 controls the power supply from the primary self-resonant coil 30 to the secondary self-resonant coil 70 of the power receiving device 110 by controlling the high-frequency power supply device 10.

さらに、制御装置40は、電力計15および75によって検出された、送電電力P1および受電電力P2を受ける。なお、電力計15,75によって電力を直接検出する構成に代えて、電流センサおよび電圧センサによる電流検出値および電圧検出値に基づく演算処理によって、送電電力P1および/または受電電力P2を求めてもよい。また、制御装置40は、調整機構50,80によるインダクタンス調整を制御するための制御指示SCを生成する。調整機構50,80によるインダクタンス調整については、後ほど詳細に説明する。   Further, control device 40 receives transmission power P1 and reception power P2 detected by power meters 15 and 75. Instead of the configuration in which the power is directly detected by the wattmeters 15 and 75, the transmission power P1 and / or the reception power P2 may be obtained by arithmetic processing based on the current detection value and the voltage detection value by the current sensor and the voltage sensor. Good. Further, the control device 40 generates a control instruction SC for controlling inductance adjustment by the adjustment mechanisms 50 and 80. The inductance adjustment by the adjustment mechanisms 50 and 80 will be described in detail later.

図1の構成例では、制御装置40は、給電設備100および受電装置110を包括的に制御する構成要素として示される。ただし、制御装置40のうちの給電設備100に関する制御部分を給電設備100の構成要素として設けることや、制御装置40のうちの受電装置110に関する制御部分を受電装置110の構成要素として設けることも可能である。   In the configuration example of FIG. 1, the control device 40 is shown as a component that comprehensively controls the power supply facility 100 and the power receiving device 110. However, it is also possible to provide a control part related to the power supply facility 100 in the control device 40 as a component of the power supply facility 100, or to provide a control part related to the power reception device 110 in the control device 40 as a component of the power reception device 110. It is.

図1に示した非接触給電システムでは、2つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する2つのLC共振コイルが電磁場(近接場)において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。   In the non-contact power feeding system shown in FIG. 1, two LC resonance coils having the same natural frequency resonate in an electromagnetic field (near field) in the same manner as two tuning forks resonate. Electric power is transmitted to the other coil via an electromagnetic field.

具体的には、給電設備100では、電磁誘導により一次コイル25と磁気的に結合される一次自己共振コイル30へ、高周波電源装置10からの所定周波数の高周波電力を給電する。そして、コイル自身のインダクタンスL1とおよび容量C1によるLC共振器である、一次自己共振コイル30は、一次自己共振コイル30と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル70と電磁場(近接場)を介して共鳴する。   Specifically, the power supply facility 100 supplies high-frequency power of a predetermined frequency from the high-frequency power supply device 10 to the primary self-resonant coil 30 that is magnetically coupled to the primary coil 25 by electromagnetic induction. The primary self-resonant coil 30, which is an LC resonator with the inductance L 1 of the coil itself and the capacitor C 1, is connected to the secondary self-resonant coil 70 having the same resonance frequency as the primary self-resonant coil 30 via an electromagnetic field (near field). Resonate.

そうすると、一次自己共振コイル30から二次自己共振コイル70へ電磁場を介してエネルギー(電力)が移動する。二次自己共振コイル70へ移動したエネルギー(電力)は、電磁誘導により二次自己共振コイル70と磁気的に結合される二次コイル65によって取出され、負荷120へ供給される。   Then, energy (electric power) moves from the primary self-resonant coil 30 to the secondary self-resonant coil 70 via the electromagnetic field. The energy (electric power) moved to the secondary self-resonant coil 70 is taken out by the secondary coil 65 magnetically coupled to the secondary self-resonant coil 70 by electromagnetic induction and supplied to the load 120.

図1に示した非接触給電システムでは、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイル70の共振周波数は、同一周波数となるように設計される。また、この共振周波数は、高周波電源装置10から出力される高周波電力の周波数(送電周波数)と一致することが好ましい。   In the non-contact power feeding system shown in FIG. 1, the resonance frequency of the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonant coil 70 is designed to be the same frequency. The resonance frequency preferably matches the frequency of the high-frequency power output from the high-frequency power supply device 10 (power transmission frequency).

しかしながら、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイル70の間の距離や設置状況の経時的な変化に応じて、共鳴系の共振周波数が変化する虞がある。あるいは、一次側(給電側)および二次側(受電側)の間で共鳴系の共振周波数が異なってくる虞もある。このような共振周波数の変化が生じると、給電設備100からの送電電力P1に対する受電装置での受電電力P2の比で示される送電効率(η=P2/P1)が低下することが懸念される。   However, there is a possibility that the resonance frequency of the resonance system changes according to a change with time of the distance between the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonant coil 70 and the installation state. Alternatively, the resonance frequency of the resonance system may be different between the primary side (power feeding side) and the secondary side (power receiving side). When such a change in the resonance frequency occurs, there is a concern that the power transmission efficiency (η = P2 / P1) indicated by the ratio of the received power P2 at the power receiving apparatus to the transmitted power P1 from the power supply facility 100 may decrease.

したがって、この発明による非接触給電システムでは、給電設備100および受電装置110の少なくとも一方に、調整機構50,80を設けることによって、一次側(給電側)および/または二次側(受電側)の共振周波数を調整する。   Therefore, in the non-contact power feeding system according to the present invention, the adjustment mechanism 50, 80 is provided in at least one of the power feeding facility 100 and the power receiving device 110, so that the primary side (power feeding side) and / or the secondary side (power receiving side) are provided. Adjust the resonance frequency.

図2は、図1に示した調整機構50,80の構成例を説明する概念図である。
図2を参照して、一次側(給電設備100)において、一次コイル25および一次自己共振コイル30は、同軸上の円環状に巻回されたコイルによって構成される。さらに、一次コイル25および一次自己共振コイル30を格納するように構成された電磁シールド55が設けられる。電磁シールド55には、コイルユニット60、より特定的には、二次自己共振コイル70へ向けた開口部が設けられる。電磁シールド55は、電磁波を遮蔽可能な材質の部材(たとえば、銅やフェライト)で構成される。これにより、特に、一次自己共振コイル30によって発生された電磁波を、外部へ漏洩させることなく、効率的に二次自己共振コイル70へ作用させることが可能となる。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the adjusting mechanisms 50 and 80 shown in FIG.
Referring to FIG. 2, on the primary side (feeding facility 100), primary coil 25 and primary self-resonant coil 30 are configured by coils that are coaxially wound in an annular shape. In addition, an electromagnetic shield 55 configured to house the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30 is provided. The electromagnetic shield 55 is provided with an opening toward the coil unit 60, more specifically, the secondary self-resonant coil 70. The electromagnetic shield 55 is made of a material (for example, copper or ferrite) that can shield electromagnetic waves. Thereby, in particular, the electromagnetic wave generated by the primary self-resonant coil 30 can be efficiently applied to the secondary self-resonant coil 70 without leaking outside.

電磁シールド55の一部は、外力によって移動可能なシールド板56により構成される。すなわち、シールド板56は「可動部材」の一実施例に対応する。一方で、コイルユニット20を構成する一次コイル25および一次自己共振コイル30は固定されているので、シールド板56の変位により、シールド板56およびコイルユニット20の距離D、すなわちコイルユニット20に対するシールド板56の相対位置が変化する。   A part of the electromagnetic shield 55 is constituted by a shield plate 56 that can be moved by an external force. That is, the shield plate 56 corresponds to an example of a “movable member”. On the other hand, since the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30 constituting the coil unit 20 are fixed, the distance D between the shield plate 56 and the coil unit 20, that is, the shield plate with respect to the coil unit 20 due to the displacement of the shield plate 56. The relative position of 56 changes.

図2の構成例では、シールド板56は、シールド板56の貫通孔58に嵌合挿入されたウォームギヤ54のねじ部が回転するのに伴って移動するように構成される。さらに、ウォームギヤ54の回転に伴うシールド板56の移動がスムーズになるように、シールド板56には空気孔57がさらに設けられてもよい。   In the configuration example of FIG. 2, the shield plate 56 is configured to move as the screw portion of the worm gear 54 fitted and inserted into the through hole 58 of the shield plate 56 rotates. Further, the shield plate 56 may be further provided with an air hole 57 so that the shield plate 56 moves smoothly as the worm gear 54 rotates.

図3には、図2に断面が示されるシールド板56の正面図が示される。
図3を参照して、空気孔57は、シールド板56の中央に設けられた貫通孔58の周囲に設けられる。一般的に、一次コイル25および一次自己共振コイル30によって発生される電磁波は、コイル軸上の中心部付近では強度が低いので、シールド板56の中央部にこれらの孔を設けても、漏洩する電磁波の影響はそれ程大きくない。
FIG. 3 shows a front view of the shield plate 56 whose cross section is shown in FIG.
Referring to FIG. 3, air hole 57 is provided around through hole 58 provided at the center of shield plate 56. In general, electromagnetic waves generated by the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30 are low in strength near the central portion on the coil axis, and therefore leak even if these holes are provided in the central portion of the shield plate 56. the influence of the electromagnetic wave is not so large.

再び図2を参照して、ウォームギヤ54は、モータ52の出力によって回転するように構成される。すなわち、モータ52は、シールド板56の変位力を発生するための、制御装置40によって制御可能なアクチュエータの代表例として示される。たとえば、モータ52は、制御装置40からの制御指示SCに応じて出力が制御されるサーボモータによって構成される。   Referring again to FIG. 2, the worm gear 54 is configured to rotate by the output of the motor 52. That is, the motor 52 is shown as a representative example of an actuator that can be controlled by the control device 40 to generate the displacement force of the shield plate 56. For example, the motor 52 is configured by a servo motor whose output is controlled in accordance with a control instruction SC from the control device 40.

この結果、シールド板56およびコイルユニット20の距離Dを、制御指示SCによって設定することができる。このように、アクチュエータによってシールド板56(可動部材)の変位を自動制御する構成とすれば、インダクタンス調整がより容易となる。この場合には、モータ52およびウォームギヤ54によって、調整機構50(図1)が構成される。   As a result, the distance D between the shield plate 56 and the coil unit 20 can be set by the control instruction SC. In this way, if the displacement of the shield plate 56 (movable member) is automatically controlled by the actuator, the inductance adjustment becomes easier. In this case, the adjustment mechanism 50 (FIG. 1) is constituted by the motor 52 and the worm gear 54.

上述のような、シールド板56の変位による相対位置(距離D)の変化に応じて、コイル(一次コイル25および一次自己共振コイル30)のインダクタンスが調整できる。   The inductances of the coils (the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30) can be adjusted according to the change in the relative position (distance D) due to the displacement of the shield plate 56 as described above.

図4を参照して、距離D=d0(基準値)の状態から、シールド板56をコイルユニット20に近接するように変位させる、すなわち、距離Dを小さくすると、インダクタンスLは、d=d0における基準インダクタンスL0から変化する。その際の変化特性は、シールド板56の材質によって変化する。   With reference to FIG. 4, when the shield plate 56 is displaced from the state of the distance D = d0 (reference value) so as to be close to the coil unit 20, that is, when the distance D is reduced, the inductance L is obtained at d = d0. It changes from the reference inductance L0. The change characteristics at that time vary depending on the material of the shield plate 56.

具体的には、透磁率が高い材質(たとえば、フェライト)によってシールド板56が構成されるときには、特性線500に示されるように、距離Dが小さくなるのに応じてインダクタンスが大きくなる。そして、その上昇度合(変化レート)についても、シールド板56の材質(透磁率)によって異なってくる。   Specifically, when the shield plate 56 is made of a material having high magnetic permeability (for example, ferrite), the inductance increases as the distance D decreases as indicated by the characteristic line 500. The degree of increase (change rate) also varies depending on the material (magnetic permeability) of the shield plate 56.

反対に、導電率が高い材質(たとえば、銅)によってシールド板56が構成されるときには、特性線501に示されるように、距離Dが小さくなるのに応じてインダクタンスが小さくなる。   On the contrary, when the shield plate 56 is made of a material having high conductivity (for example, copper), as indicated by the characteristic line 501, the inductance decreases as the distance D decreases.

このように、調整機構50は、シールド板56の変位により、すなわちコイルユニット20に対するシールド板56の相対位置(距離D)を変化させることによって、シールド板56の材質に応じて異なる特性に従って、少なくとも一次自己共振コイル30のインダクタンスL1を変化させることができる。なお、図2の構成例では、距離Dに応じて、一次コイル25および一次自己共振コイル30の両方のインダクタンスを同方向に調整できる。   As described above, the adjusting mechanism 50 is configured to change at least the relative position (distance D) of the shield plate 56 with respect to the coil unit 20 by the displacement of the shield plate 56, and at least according to the characteristics that differ depending on the material of the shield plate 56. The inductance L1 of the primary self-resonant coil 30 can be changed. In the configuration example of FIG. 2, the inductances of both the primary coil 25 and the primary self-resonant coil 30 can be adjusted in the same direction according to the distance D.

ここで、一次自己共振コイル30の共振周波数fr1は、インダクタンスL1および容量C1を用いて、下記(1)式で示される。   Here, the resonance frequency fr1 of the primary self-resonant coil 30 is expressed by the following equation (1) using the inductance L1 and the capacitance C1.

fr1=1/(2π・(L1・C1)1/2) …(1)
したがって、一次側の共鳴系における共振周波数fr1が当初の設計値からずれた場合にも、調整機構50によるインダクタンスL1の調整により共振周波数fr1を変化させることができる。
fr1 = 1 / (2π · (L1 · C1) 1/2 ) (1)
Therefore, even when the resonance frequency fr1 in the primary resonance system deviates from the original design value, the resonance frequency fr1 can be changed by adjusting the inductance L1 by the adjustment mechanism 50.

同様に、二次側(受電装置110)において、二次コイル65および二次自己共振コイル70は、同軸上の円環状に巻回されたコイルによって構成される。さらに、二次コイル65および二次自己共振コイル70を格納するように構成された電磁シールド85が設けられる。電磁シールド85には、コイルユニット20、より特定的には、一次自己共振コイル30へ向けた開口部が設けられる。   Similarly, on the secondary side (the power receiving device 110), the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70 are configured by coils that are coaxially wound in an annular shape. In addition, an electromagnetic shield 85 configured to house the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70 is provided. The electromagnetic shield 85 is provided with an opening toward the coil unit 20, more specifically, the primary self-resonant coil 30.

電磁シールド85は、電磁シールド55と同様に、電磁波を遮蔽可能な材質の部材(たとえば、銅やフェライト)で構成され、かつ、その一部は、外力によって移動可能なシールド板86により構成される。すなわち、シールド板86は「可動部材」に対応する。   Similarly to the electromagnetic shield 55, the electromagnetic shield 85 is made of a material (for example, copper or ferrite) that can shield electromagnetic waves, and a part of the electromagnetic shield 85 is made of a shield plate 86 that can be moved by an external force. . That is, the shield plate 86 corresponds to a “movable member”.

シールド板86には、シールド板56と同様に、中央部に空気孔87および貫通孔88が設けられる(図3)。さらに、シールド板86は、貫通孔88に挿入されたウォームギヤ84のねじ部が回転するのに伴って移動するように構成される。   As with the shield plate 56, the shield plate 86 is provided with an air hole 87 and a through hole 88 in the center (FIG. 3). Further, the shield plate 86 is configured to move as the thread portion of the worm gear 84 inserted into the through hole 88 rotates.

コイルユニット60を構成する二次コイル65および二次自己共振コイル70は固定されているので、シールド板86の変位により、シールド板86およびコイルユニット60の距離D、すなわちコイルユニット60に対するシールド板86の相対位置が変化する。   Since the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70 constituting the coil unit 60 are fixed, the displacement D of the shield plate 86 and the distance D between the shield plate 86 and the coil unit 60, that is, the shield plate 86 with respect to the coil unit 60 are fixed. The relative position of changes.

ウォームギヤ84は、モータ82の出力によって回転するように構成される。すなわち、モータ82は、モータ52と同様に、シールド板86の変位力を発生するための、制御装置40によって制御可能なアクチュエータの代表例として示される。たとえば、モータ82は、制御装置40からの制御指示SCに応じて出力が制御されるサーボモータによって構成される。   The worm gear 84 is configured to rotate by the output of the motor 82. That is, similarly to the motor 52, the motor 82 is shown as a representative example of an actuator that can be controlled by the control device 40 to generate the displacement force of the shield plate 86. For example, the motor 82 is configured by a servo motor whose output is controlled in accordance with a control instruction SC from the control device 40.

この結果、シールド板86およびコイルユニット60の距離Dを、制御指示SCによって指定することができる。このように、アクチュエータによってシールド板86(可動部材)の変位を自動制御する構成とすれば、下記のインダクタンス調整がより容易となる。この場合には、モータ82およびウォームギヤ84によって、調整機構80(図1)が構成される。   As a result, the distance D between the shield plate 86 and the coil unit 60 can be specified by the control instruction SC. As described above, if the displacement of the shield plate 86 (movable member) is automatically controlled by the actuator, the following inductance adjustment becomes easier. In this case, the motor 82 and the worm gear 84 constitute an adjustment mechanism 80 (FIG. 1).

調整機構80についても、シールド板86の変位により、すなわちコイルユニット60に対するシールド板86の相対位置(距離D)を変化させることによって、少なくとも二次自己共振コイル70のインダクタンスL2を変化させることができる。なお、図2の構成例では、距離Dに応じて、二次コイル65および二次自己共振コイル70の両方のインダクタンスを同方向に調整できる。また、距離Dの変化に応じたインダクタンスの変化特性については、図4で説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。   The adjustment mechanism 80 can also change at least the inductance L2 of the secondary self-resonant coil 70 by displacement of the shield plate 86, that is, by changing the relative position (distance D) of the shield plate 86 with respect to the coil unit 60. . In the configuration example of FIG. 2, the inductances of both the secondary coil 65 and the secondary self-resonant coil 70 can be adjusted in the same direction according to the distance D. Further, the change characteristics of the inductance according to the change of the distance D are the same as those described with reference to FIG. 4, and therefore detailed description will not be repeated.

二次自己共振コイル70の共振周波数fr2は、インダクタンスL2および容量C2を用いて、下記(2)式で示される。   The resonance frequency fr2 of the secondary self-resonant coil 70 is expressed by the following equation (2) using the inductance L2 and the capacitance C2.

fr2=1/(2π・(L2・C2)1/2) …(2)
したがって、二次側の共鳴系においても、調整機構80によるインダクタンスL2の調整により共振周波数fr2を変化させることができる。
fr2 = 1 / (2π · (L2 · C2) 1/2 ) (2)
Therefore, also in the secondary resonance system, the resonance frequency fr2 can be changed by adjusting the inductance L2 by the adjustment mechanism 80.

このように、この実施の形態による非接触給電システムでは、電磁シールド機構の一部によって構成される可動部材(シールド板56,86)の変位を調整することによって、可変容量コンデンサを配置することなく、非接触給電の共鳴系における共振周波数を調整可能な機構を実現することができる。   As described above, in the non-contact power feeding system according to this embodiment, the displacement of the movable member (shield plates 56 and 86) configured by a part of the electromagnetic shield mechanism is adjusted, so that the variable capacitor is not disposed. In addition, a mechanism capable of adjusting the resonance frequency in the resonance system of non-contact power feeding can be realized.

さらに、この実施の形態による非接触給電システムでは、制御装置40により、インダクタンス調整制御を組み込んだ送電処理を実現することができる。   Furthermore, in the non-contact power feeding system according to this embodiment, the control device 40 can realize power transmission processing incorporating inductance adjustment control.

再び図2を参照して、制御装置40は、調整機構50,80を制御するために、効率演算部42と、インダクタンス調整制御部45とを含む。インダクタンス調整制御部45は、変位パターン設定部46および最適位置探索部47を有する。なお、効率演算部42、インダクタンス調整制御部45、変位パターン設定部46、および最適位置探索部47の各機能ブロックは、制御装置40における所定プログラムの実行によるソフトウェア処理、あるいは、専用の電子回路構築によるハードウェア処理のいずれによって実現することも可能である。   Referring to FIG. 2 again, control device 40 includes an efficiency calculation unit 42 and an inductance adjustment control unit 45 in order to control adjustment mechanisms 50 and 80. The inductance adjustment control unit 45 includes a displacement pattern setting unit 46 and an optimum position searching unit 47. The functional blocks of the efficiency calculation unit 42, the inductance adjustment control unit 45, the displacement pattern setting unit 46, and the optimum position search unit 47 are software processing by execution of a predetermined program in the control device 40 or a dedicated electronic circuit construction. It can be realized by any of the hardware processing according to.

効率演算部42は、高周波電源装置10による送電時に、送電電力P1に対する受電電力P2の比に従って、送電効率η(η=P2/P1)を演算する。図1の構成例では、電力計15,75の検出値に基づいて、送電効率ηを演算することができる。   The efficiency calculating unit 42 calculates the transmission efficiency η (η = P2 / P1) according to the ratio of the received power P2 to the transmitted power P1 during power transmission by the high frequency power supply device 10. In the configuration example of FIG. 1, the power transmission efficiency η can be calculated based on the detection values of the wattmeters 15 and 75.

インダクタンス調整制御部45は、指示信号COに応答してインダクタンスの調整処理を行なうために、コイルユニット20,60に対するシールド板56,86の相対位置(距離D)を制御するための制御指示SCを発生する。上述のように、制御指示SCは、調整機構50,80のアクチュエータ(モータ52,82)に与えられる。   The inductance adjustment control unit 45 outputs a control instruction SC for controlling the relative position (distance D) of the shield plates 56 and 86 with respect to the coil units 20 and 60 in order to perform the inductance adjustment process in response to the instruction signal CO. appear. As described above, the control instruction SC is given to the actuators (motors 52 and 82) of the adjustment mechanisms 50 and 80.

変位パターン設定部46は、指示信号COが発生されると、調整機構50,80における距離Dを、所定パターンに従って段階的に変化させるように制御指示SCを発生する。これに応じて、調整機構50,80における距離Dが、所定パターンに従って、D=d1〜dn(n:整数)のn段階に順次設定される。   When the instruction signal CO is generated, the displacement pattern setting unit 46 generates a control instruction SC so as to change the distance D in the adjustment mechanisms 50 and 80 stepwise according to a predetermined pattern. In response to this, the distance D in the adjusting mechanisms 50 and 80 is sequentially set in n stages of D = d1 to dn (n: integer) according to a predetermined pattern.

高周波電源装置10は、インダクタンスの調整処理時において、所定の送電周波数で高周波電力を出力する。ただし、この際の電力は、通常の送電処理における電力よりも小さいことが好ましい。   The high frequency power supply device 10 outputs high frequency power at a predetermined power transmission frequency during the inductance adjustment process. However, the power at this time is preferably smaller than the power in normal power transmission processing.

インダクタンス調整制御部45は、距離D=d1〜dnのそれぞれにおける送電効率η1〜ηnを、効率演算部42から取得できる。最適位置探索部47は、このように取得された送電効率η1〜ηnに基づいて、送電効率ηが最高値となる距離Dを探索する。   The inductance adjustment control unit 45 can acquire the power transmission efficiency η1 to ηn at the distances D = d1 to dn from the efficiency calculation unit 42, respectively. The optimum position searching unit 47 searches for the distance D at which the power transmission efficiency η is the highest value based on the power transmission efficiency η1 to ηn acquired in this way.

たとえば、送電効率η1〜ηnのうちの最高値に対応する距離D(d1〜dnのうちのいずれか)を、最適位置を示す距離dr(最適距離)とすることができる。あるいは、送電効率η1〜ηnの推移をさらに考慮して、d1〜dnの各点間の中間値を最適距離drとすることもできる。すなわち、最適距離drは、送電効率ηが最大となる、コイルユニット20,60に対するシールド板56,86の相対位置を示すものである。   For example, the distance D (any one of d1 to dn) corresponding to the highest value among the power transmission efficiencies η1 to ηn can be set as the distance dr (optimum distance) indicating the optimum position. Or the transition of power transmission efficiency (eta) 1- (eta) n is further considered, and the intermediate value between each point of d1-dn can also be made into the optimal distance dr. That is, the optimum distance dr indicates the relative position of the shield plates 56 and 86 with respect to the coil units 20 and 60 where the power transmission efficiency η is maximized.

そして、インダクタンス調整制御部45は、距離D=drとなるように、調整機構50,80への制御指示SCを生成する。これにより、インダクタンスの調整処理の完了時には、調整機構50,80によって、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイ70の共振周波数(すなわち、共鳴系の共振周波数)が、送電効率ηが最高値となる周波数に調整された状態となる。このような状態で通常の送電処理を行なうことにより、送電効率を確保した非接触給電が可能となる。   And the inductance adjustment control part 45 produces | generates the control instruction | indication SC to the adjustment mechanisms 50 and 80 so that it may become distance D = dr. As a result, when the adjustment process of the inductance is completed, the adjustment mechanisms 50 and 80 allow the resonance frequency of the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonance coil 70 (that is, the resonance frequency of the resonance system) and the transmission efficiency η to be the highest value. It will be in the state adjusted to the frequency which becomes. By performing normal power transmission processing in such a state, non-contact power supply with ensured power transmission efficiency is possible.

次に、図5および図6を用いて、本発明の実施の形態による非接触給電システムにおけるインダクタンス調整機構を用いた非接触給電の制御処理手順を説明する。図5を始めとするフローチャートの各ステップは、基本的には制御装置40によるソフトウェア処理によって実現されるが、ハードウェア処理によって実現されてもよい。   Next, a non-contact power supply control processing procedure using the inductance adjusting mechanism in the non-contact power supply system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Each step of the flowchart including FIG. 5 is basically realized by software processing by the control device 40, but may be realized by hardware processing.

図5を参照して、制御装置40は、非接触給電の開始が指示されると、ステップS100からの一連の制御処理を起動する。   Referring to FIG. 5, when instructed to start non-contact power supply, control device 40 activates a series of control processes from step S100.

制御装置40は、ステップS100では、実際の送電処理の開始に先立って、共鳴系の共振周波数を調整するためのインダクタンス調整処理を実行する。これにより、図2の指示信号COが生成される。   In step S100, the control device 40 executes an inductance adjustment process for adjusting the resonance frequency of the resonance system prior to the start of the actual power transmission process. Thereby, the instruction signal CO in FIG. 2 is generated.

図6は、図5のS100におけるインダクタンス調整処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a detailed processing procedure of the inductance adjustment processing in S100 of FIG.

図6を参照して、制御装置40は、ステップS110では、高周波電源装置10の出力電力を、インダクタンス調整処理時における所定電力に設定する。この所定電力は、通常の送電処理時における送電電力よりも小さく設定される。   Referring to FIG. 6, in step S110, control device 40 sets the output power of high-frequency power supply device 10 to a predetermined power during the inductance adjustment process. This predetermined power is set smaller than the transmitted power during normal power transmission processing.

そして、制御装置40は、ステップS120により、所定の測定パターンを開始する。この測定パターンは、たとえば、上述のように、距離Dをd1〜dnのn段階に設定するものである。   And the control apparatus 40 starts a predetermined measurement pattern by step S120. In this measurement pattern, for example, as described above, the distance D is set to n stages of d1 to dn.

制御装置40は、ステップS122では、測定パターンに従って、シールド板56,86の位置を設定する。たとえば、開始後の初回処理では、距離D=d1となるように、シールド板56,86の位置を設定するための制御指示SCが生成される。そして、制御装置40は、ステップS122で設定したシールド板56,86の位置(距離D)における、送電効率η(η=P2/P1)を演算する。   In step S122, the control device 40 sets the positions of the shield plates 56 and 86 according to the measurement pattern. For example, in the initial process after the start, a control instruction SC for setting the positions of the shield plates 56 and 86 is generated so that the distance D = d1. And the control apparatus 40 calculates power transmission efficiency (eta) ((eta) = P2 / P1) in the position (distance D) of the shield boards 56 and 86 set by step S122.

制御装置40は、距離Dの設定(S122)および対応する送電効率ηの演算(S124)が終了すると、ステップS125により、測定パターンが終了したか否かを判定する。距離D=dnであるとステップS125はYES判定とされて、処理がステップS130で進めされる。   When the setting of the distance D (S122) and the calculation of the corresponding power transmission efficiency η (S124) are finished, the control device 40 determines whether or not the measurement pattern is finished in step S125. If the distance D = dn, step S125 is determined YES, and the process proceeds in step S130.

制御装置40は、測定パターンが終了するまで(S125のNO判定時)、ステップS122,S124,S125を再実行する。これにより、測定パターンに従って、距離D=d1〜dnのそれぞれにおける送電効率η1〜ηnが取得されるまで、ステップS122〜S125が繰返し実行される。   The control device 40 re-executes steps S122, S124, and S125 until the measurement pattern ends (when NO is determined in S125). Thereby, according to the measurement pattern, steps S122 to S125 are repeatedly executed until the transmission efficiency η1 to ηn at each of the distances D = d1 to dn is acquired.

制御装置40は、ステップS130では、測定パターンに沿って取得された送電効率η1〜ηnに基づいて、送電効率ηが最高値となるシールド板56,86の最適位置を示す最適距離drを決定する。   In step S <b> 130, the control device 40 determines an optimum distance dr indicating the optimum position of the shield plates 56 and 86 at which the power transmission efficiency η is maximum based on the power transmission efficiency η <b> 1 to ηn acquired along the measurement pattern. .

そして、制御装置40は、ステップS140では、ステップS130で決定された最適位置(最適距離dr)に従って、調整機構50,80の制御指示SCを生成することにより、シールド板56、86の位置を設定する。   In step S140, the control device 40 sets the positions of the shield plates 56 and 86 by generating control instructions SC for the adjusting mechanisms 50 and 80 according to the optimum position (optimum distance dr) determined in step S130. To do.

再び図5を参照して、制御装置40は、ステップS100によるインダクタンス調整処理が終了すると、ステップS200により、送電開始処理を実行する。これにより、高周波電源装置10の出力電力が、通常の送電処理時における送電電力(規格値)に設定される。そして、制御装置40は、ステップS300により通常電力による送電処理を実行する。すなわち、ステップS300による送電処理は、最適位置に従ってシールド板56,86の位置が調整されて、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイル70の共振周波数(すなわち、共鳴系の共振周波数)が調整された状態にて実行される。   Referring to FIG. 5 again, when the inductance adjustment process in step S100 ends, control device 40 executes a power transmission start process in step S200. Thereby, the output power of the high frequency power supply device 10 is set to the transmission power (standard value) at the time of normal power transmission processing. And the control apparatus 40 performs the power transmission process by normal electric power by step S300. That is, in the power transmission process in step S300, the positions of the shield plates 56 and 86 are adjusted according to the optimum positions, and the resonance frequencies of the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonant coil 70 (that is, the resonance frequency of the resonance system) are adjusted. It is executed in the state.

制御装置40は、ステップS300による通常送電中には、ステップS400により送電終了条件が終了しているかどうかを逐次判定する。   During normal power transmission in step S300, the control device 40 sequentially determines whether or not the power transmission end condition is ended in step S400.

送電終了条件は、たとえばユーザによる送電完了指示(スイッチオフ)に応答して成立する。あるいは、負荷120(図1)が蓄電装置(図示せず)を含み、当該蓄電装置の充電のために非接触給電が行なわれる場合には、充電完了に応答して送電終了条件を成立させてもよい。あるいは、給電設備100(一次自己共振コイル30)および受電装置110(二次自己共振コイル70)との位置関係によって送電が不可能であることが検出されたときに、自動的に送電終了条件を成立させてもよい。   The power transmission end condition is established in response to, for example, a power transmission completion instruction (switch-off) by the user. Alternatively, when load 120 (FIG. 1) includes a power storage device (not shown) and non-contact power feeding is performed for charging the power storage device, a power transmission termination condition is established in response to the completion of charging. Also good. Alternatively, when it is detected that power transmission is impossible due to the positional relationship between the power supply facility 100 (primary self-resonant coil 30) and the power receiving device 110 (secondary self-resonant coil 70), the power transmission end condition is automatically set. It may be established.

制御装置40は、送電終了条件が成立するまで(S400のNO判定時)、ステップS300を繰返し実行することによって送電処理を継続する一方で、送電終了条件が成立すると(S400のYES判定時)、ステップS500により、送電処理を終了する。   The control device 40 continues the power transmission process by repeatedly executing step S300 until the power transmission end condition is satisfied (when NO is determined in S400), while the power transmission end condition is satisfied (when YES is determined in S400). In step S500, the power transmission process is terminated.

図5に示した非接触給電の制御処理手順に従えば、調整機構50,80を自動制御によるインダクタンス調整によって、共鳴系の共振周波数を最適値に調整した後に、送電処理を実行できる。したがって、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイル70の間の距離や設置状況の経時的な変化によって共鳴系の共振周波数が変化しても、送電効率が低下することを防止できる。   If the control processing procedure for contactless power feeding shown in FIG. 5 is followed, the power transmission processing can be executed after adjusting the resonance frequency of the resonance system to the optimum value by the inductance adjustment of the adjusting mechanisms 50 and 80 by automatic control. Therefore, even if the resonance frequency of the resonance system changes due to a change with time of the distance between the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonant coil 70 or the installation situation, it is possible to prevent the power transmission efficiency from decreasing.

なお、図7に示すように、インダクタンス調整処理については、送電処理の開始前だけでなく、送電処理の実行中にも定期的に実行してもよい。   As shown in FIG. 7, the inductance adjustment process may be periodically executed not only before the start of the power transmission process but also during the power transmission process.

図7を参照して、制御装置は、ステップS100Aにより、図5のステップS100と同様に、送電処理の開始前にインダクタンス調整処理を実行する。そして、制御装置40は、インダクタンス調整処理(S100A)が終了すると、図5と同様のステップS200およびS300により、通常電力による送電処理を開始、実行する。ステップS300による通常送電中には、図5と同様のステップS400によって、送電終了条件が終了しているかどうかが逐次判定される。   Referring to FIG. 7, the control device executes an inductance adjustment process before starting the power transmission process in step S100A, similarly to step S100 in FIG. 5. Then, when the inductance adjustment process (S100A) is completed, the control device 40 starts and executes a power transmission process using normal power through steps S200 and S300 similar to those in FIG. During normal power transmission in step S300, it is sequentially determined whether or not the power transmission end condition is ended in step S400 similar to FIG.

制御装置40は、送電終了条件の非成立時、すなわち送電処理の継続時(S400のNO判定時)には、ステップS450により、インダクタンス調整処理が必要であるかどうかをさらに判定する。   When the power transmission end condition is not satisfied, that is, when the power transmission process is continued (NO determination in S400), control device 40 further determines whether or not the inductance adjustment process is necessary in step S450.

たとえば、タイマによる計時値等を用いて一定時間の経過毎にインダクタンス調整処理を要求する、すなわち、ステップS450をYES判定とすることができる。あるいは、送電処理中(S300)に、送電効率η(η=P2/P1)を逐次演算し、送電効率ηが所定の基準値よりも低下したときに、共振周波数のずれが発生していると判断して、インダクタンス調整処理を要求する、すなわちステップS450をYES判定とすることもできる。   For example, the inductance adjustment process is requested every elapse of a fixed time using a time measured value by a timer, that is, step S450 can be determined as YES. Alternatively, when the power transmission efficiency η (η = P2 / P1) is sequentially calculated during the power transmission process (S300) and the power transmission efficiency η is lower than a predetermined reference value, the resonance frequency shift occurs. Judgment may be made to request inductance adjustment processing, that is, step S450 may be determined as YES.

制御装置40は、インダクタンス調整処理が要求されると(S450のYES判定時)、ステップS100Bにより、図2の指示信号COを生成することによって、インダクタンス調整処理を実行する。ステップS100Bによるインダクタンス調整処理は、図5のステップS100と同様であるので説明は繰返さない。   When the inductance adjustment process is requested (when YES is determined in S450), the control device 40 executes the inductance adjustment process by generating the instruction signal CO of FIG. 2 in step S100B. Since the inductance adjustment processing in step S100B is the same as step S100 in FIG. 5, description thereof will not be repeated.

ただし、ステップS100Bによるインダクタンス調整処理の際には、高周波電源装置10の出力電力および測定パターンの段階数を、ステップS100Aとは異なるものとしてもよい。一例として、通常の送電電力のままに維持した状態でインダクタンス調整処理を実行したり、あるいは、測定パターンの段階数(n)をステップS100Aのときより少なくしてもよい。   However, in the inductance adjustment process in step S100B, the output power of the high-frequency power supply device 10 and the number of measurement pattern steps may be different from those in step S100A. As an example, the inductance adjustment process may be executed while maintaining normal transmission power, or the number of measurement pattern steps (n) may be smaller than in step S100A.

一方、制御装置40は、インダクタンス調整処理が不要であるとき(S450のNO判定時)には、ステップS100Bをスキップする。このように、要求に応じてインダクタンス調整処理を実行した上で、送電処理(S300)が繰返し実行される。   On the other hand, control device 40 skips step S100B when the inductance adjustment process is unnecessary (NO in S450). In this way, the power transmission process (S300) is repeatedly executed after the inductance adjustment process is executed as required.

図5〜図7のフローチャートに従えば、本発明の実施の形態による非接触給電システムでは、調整機構50,80におけるシールド板56,86(可動部材)を最適位置へ設定するためのインダクタンス調整処理を、送電処理の開始前および/または送電処理中に自動的に実行することができる。   5 to 7, in the non-contact power feeding system according to the embodiment of the present invention, the inductance adjustment process for setting the shield plates 56 and 86 (movable members) in the adjustment mechanisms 50 and 80 to the optimum positions. Can be automatically executed before the start of the power transmission process and / or during the power transmission process.

(調整機構の変形例)
図8には、調整機構50,80の変形例が示される。
(Modification of the adjustment mechanism)
FIG. 8 shows a modification of the adjustment mechanisms 50 and 80.

図8を参照して、変形例によれば、調整機構50,80において、可動部材であるシールド板が複数ずつ設けられる。たとえば、調整機構50には、シールド板56a,56bが設けられ、調整機構80にはシールド板86a,86bが設けられる。図示を省略しているが、各シールド板56a,56b,86a,86bには、図3のシールド板56,58と同様に、ウォームギヤ54,84、空気孔57,87、および、貫通孔58,88が設けられている。すなわち、各シールド板56a,56b,86a,86bは、図3のシールド板56,58と同様の機構により、変位可能に構成されている。   Referring to FIG. 8, according to the modification, adjustment mechanisms 50 and 80 each include a plurality of shield plates that are movable members. For example, the adjustment mechanism 50 is provided with shield plates 56a and 56b, and the adjustment mechanism 80 is provided with shield plates 86a and 86b. Although not shown, each of the shield plates 56a, 56b, 86a, 86b has worm gears 54, 84, air holes 57, 87, and through holes 58, 86, similarly to the shield plates 56, 58 of FIG. 88 is provided. That is, the shield plates 56a, 56b, 86a, 86b are configured to be displaceable by the same mechanism as the shield plates 56, 58 of FIG.

一次側(給電設備100)では、シールド板56a,56bにそれぞれ対応して独立のアクチュエータとして、モータ52a,52bが設けられる。モータ52a,52bに対しては、独立の制御指示SCa,SCbが制御装置40から与えられる。すなわち、シールド板56a,56bについては、コイルユニット20に対する相対位置(距離Da,Da+Db)をそれぞれ独立に制御することが可能である。   On the primary side (power feeding facility 100), motors 52a and 52b are provided as independent actuators corresponding to the shield plates 56a and 56b, respectively. Independent control instructions SCa and SCb are given from the control device 40 to the motors 52a and 52b. That is, for the shield plates 56a and 56b, the relative position (distance Da, Da + Db) with respect to the coil unit 20 can be controlled independently.

二次側(受電装置110)についても、一次側と同様に、シールド板86a,86bにそれぞれ対応して独立のアクチュエータとして、モータ82a,82bが設けられる。モータ82a,82bに対しては、独立の制御指示SCa,SCbが制御装置40から与えられる。すなわち、シールド板86a,86bについては、コイルユニット60に対する相対位置(距離Da,Da+Db)をそれぞれ独立に制御することが可能である。   On the secondary side (power receiving device 110), similarly to the primary side, motors 82a and 82b are provided as independent actuators corresponding to the shield plates 86a and 86b, respectively. Independent control instructions SCa and SCb are given from the control device 40 to the motors 82a and 82b. That is, with respect to the shield plates 86a and 86b, the relative positions (distances Da and Da + Db) with respect to the coil unit 60 can be controlled independently.

これにより、調整機構50,80の各々におけるインダクタンス調整をさらに精密に実行できる。   Thereby, the inductance adjustment in each of the adjustment mechanisms 50 and 80 can be executed more precisely.

さらに、各調整機構50,80において、複数のシールド板(56aおよび56b、ならびに、86aおよび86b)は、それぞれ異なる材質で構成することが好ましい。   Further, in each of the adjusting mechanisms 50 and 80, the plurality of shield plates (56a and 56b and 86a and 86b) are preferably made of different materials.

たとえば、一方のシールド板に透磁率の高い材質(たとえばフェライト)を適用した場合には、他方のシールド板には、導電率の高い反射型の材質(たとえば銅)を適用することが好ましい。すなわち、一方のシールド板の透磁率は他方のシールド板の透磁率よりも高くする一方で、他方のシールド板の導電率は一方のシールド板の導電率よりも高くなる。このように組み合わせると、図4の特性から理解されるように、各調整機構50,80におけるインダクタンスの調整可能範囲を広げることができる。   For example, when a material with high permeability (for example, ferrite) is applied to one shield plate, it is preferable to apply a reflective material (for example, copper) with high conductivity to the other shield plate. That is, the permeability of one shield plate is higher than the permeability of the other shield plate, while the conductivity of the other shield plate is higher than the conductivity of one shield plate. When combined in this way, as can be understood from the characteristics of FIG. 4, the adjustable range of inductance in each of the adjusting mechanisms 50 and 80 can be expanded.

(電動車両への適用例)
図9は、図1に示した受電装置110を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成図である。
(Application example to electric vehicles)
FIG. 9 is a configuration diagram of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle on which the power receiving device 110 shown in FIG. 1 is mounted.

図9を参照して、ハイブリッド自動車200は、蓄電装置210と、システムメインリレーSMRと、昇圧コンバータ220と、インバータ230,232と、モータジェネレータ240,242と、エンジン250と、動力分割装置260と、駆動輪270とを含む。また、ハイブリッド自動車200は、コイルユニット60と、電力計75と、調整機構80と、充電器280と、充電リレーCHRと、車両ECU290とをさらに含む。コイルユニット60は、二次コイル65および二次自己共振コイル70を含む。   Referring to FIG. 9, hybrid vehicle 200 includes power storage device 210, system main relay SMR, boost converter 220, inverters 230 and 232, motor generators 240 and 242, engine 250, and power split device 260. Drive wheel 270. Hybrid vehicle 200 further includes a coil unit 60, a power meter 75, an adjustment mechanism 80, a charger 280, a charging relay CHR, and a vehicle ECU 290. The coil unit 60 includes a secondary coil 65 and a secondary self-resonant coil 70.

ハイブリッド自動車200は、エンジン250およびモータジェネレータ242を動力源として搭載する。エンジン250およびモータジェネレータ240,242は、動力分割装置260に連結される。そして、ハイブリッド自動車200は、エンジン250およびモータジェネレータ242の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン250が発生する動力は、動力分割装置260によって2経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪270へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ240へ伝達される経路である。   Hybrid vehicle 200 includes engine 250 and motor generator 242 as power sources. Engine 250 and motor generators 240 and 242 are connected to power split device 260. Hybrid vehicle 200 travels by driving force generated by at least one of engine 250 and motor generator 242. The power generated by the engine 250 is divided into two paths by the power split device 260. That is, one is a path transmitted to the drive wheel 270 and the other is a path transmitted to the motor generator 240.

モータジェネレータ240は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ240は、動力分割装置260を介してエンジン250の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置210の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称される。)が予め定められた値よりも低くなると、エンジン250が始動してモータジェネレータ240により発電が行なわれ、蓄電装置210が充電される。   Motor generator 240 is an AC rotating electric machine, and includes, for example, a three-phase AC synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Motor generator 240 generates power using the kinetic energy of engine 250 via power split device 260. For example, when the state of charge of power storage device 210 (also referred to as “SOC (State Of Charge)”) becomes lower than a predetermined value, engine 250 is started and power is generated by motor generator 240 to store power. Device 210 is charged.

モータジェネレータ242も、交流回転電機であり、モータジェネレータ240と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ242は、蓄電装置210に蓄えられた電力およびモータジェネレータ240により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ242の駆動力は、駆動輪270に伝達される。   The motor generator 242 is also an AC rotating electric machine, and, like the motor generator 240, is composed of, for example, a three-phase AC synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Motor generator 242 generates driving force using at least one of the electric power stored in power storage device 210 and the electric power generated by motor generator 240. Then, the driving force of motor generator 242 is transmitted to driving wheel 270.

また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪270を介してモータジェネレータ242の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ242が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ242は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ242により発電された電力は、蓄電装置210に蓄えられる。   In addition, when braking the vehicle or reducing acceleration on a downward slope, mechanical energy stored in the vehicle as kinetic energy or positional energy is used for rotational driving of the motor generator 242 via the drive wheels 270, and the motor generator 242 Operates as a generator. Thereby, motor generator 242 operates as a regenerative brake that converts running energy into electric power and generates braking force. The electric power generated by motor generator 242 is stored in power storage device 210.

動力分割装置260は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン250のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ240の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ242の回転軸および駆動輪270に連結される。   Power split device 260 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear. The pinion gear engages with the sun gear and the ring gear. The carrier supports the pinion gear so as to be capable of rotating, and is connected to the crankshaft of engine 250. The sun gear is coupled to the rotation shaft of motor generator 240. The ring gear is connected to the rotating shaft of motor generator 242 and drive wheel 270.

システムメインリレーSMRは、蓄電装置210と昇圧コンバータ220との間に配設され、車両ECU290からの信号に応じて蓄電装置210を昇圧コンバータ220に電気的に接続する。昇圧コンバータ220は、蓄電装置210と接続された正極線PL1の電圧と、正極線PL2の電圧との間で直流電圧変換を行なう。なお、昇圧コンバータ220は、たとえば直流チョッパ回路から成り、正極線PL2の電圧を正極線PL1の電圧よりも高く制御することができる。インバータ230,232は、それぞれモータジェネレータ240,242を駆動する。なお、インバータ230,232は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。   System main relay SMR is arranged between power storage device 210 and boost converter 220 and electrically connects power storage device 210 to boost converter 220 in response to a signal from vehicle ECU 290. Boost converter 220 performs DC voltage conversion between the voltage on positive line PL1 connected to power storage device 210 and the voltage on positive line PL2. Boost converter 220 is formed of, for example, a DC chopper circuit, and can control the voltage of positive line PL2 to be higher than the voltage of positive line PL1. Inverters 230 and 232 drive motor generators 240 and 242, respectively. Inverters 230 and 232 are formed of, for example, a three-phase bridge circuit.

図1と図9との対応関係を説明すると、ハイブリッド自動車200に、この実施の形態による受電装置110(図1)、すなわち、コイルユニット60(二次コイル65および二次自己共振コイル70)、電力計75、および、調整機構80が搭載されている。そして、充電器280から蓄電装置210までが、図1での負荷120に対応する。受電装置110の構成および動作については、上記と同様であるので詳細な説明は繰返さない。   The correspondence relationship between FIG. 1 and FIG. 9 will be described. The hybrid vehicle 200 includes a power receiving device 110 (FIG. 1) according to this embodiment, that is, a coil unit 60 (secondary coil 65 and secondary self-resonant coil 70), An wattmeter 75 and an adjustment mechanism 80 are mounted. The charger 280 to the power storage device 210 correspond to the load 120 in FIG. Since the configuration and operation of power reception device 110 are the same as described above, detailed description thereof will not be repeated.

充電器280は、二次コイル75によって取出された交流電力を、蓄電装置210の充電電力に変換するように構成された電力変換器である。充電リレーCHRは、充電器280と蓄電装置210との間に配設され、車両ECU290からの信号に応じて充電器280および蓄電装置210の間を電気的に接続する。   Charger 280 is a power converter configured to convert AC power extracted by secondary coil 75 into charging power for power storage device 210. Charging relay CHR is arranged between charger 280 and power storage device 210, and electrically connects charger 280 and power storage device 210 in accordance with a signal from vehicle ECU 290.

車両ECU290は、走行モード時、システムメインリレーSMRをオンする一方で、充電リレーCHRをオフする。そして、車両ECU290は、車両の走行時、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ220およびモータジェネレータ240,242を駆動するための信号を生成し、その生成した信号を昇圧コンバータ220およびインバータ230,232へ出力する。   In the traveling mode, vehicle ECU 290 turns on system main relay SMR and turns off charging relay CHR. Then, vehicle ECU 290 generates signals for driving boost converter 220 and motor generators 240 and 242 based on signals from the accelerator opening, vehicle speed, and other various sensors when the vehicle is running, The signal is output to boost converter 220 and inverters 230 and 232.

また、車両ECU290は、給電設備100の制御装置40との間での通信機能を有する。すなわち、電力計75によって検知された受電電力P2を制御装置40に対して送信することや、調整機構80のアクチュエータの制御指示SCを制御装置40から受信することが可能である。   Further, the vehicle ECU 290 has a communication function with the control device 40 of the power supply facility 100. That is, it is possible to transmit the received power P <b> 2 detected by the wattmeter 75 to the control device 40 and to receive the control instruction SC for the actuator of the adjustment mechanism 80 from the control device 40.

給電設備100(図1)からハイブリッド自動車200への給電が行なわれるとき、車両ECU290は、充電リレーCHRをオンにする。システムメインリレーSMRについては、基本的にはオフされるが、必要に応じてオンしてもよい。   When power is supplied from power supply facility 100 (FIG. 1) to hybrid vehicle 200, vehicle ECU 290 turns on charge relay CHR. The system main relay SMR is basically turned off, but may be turned on as necessary.

これにより、二次自己共振コイル70によって受電された電力によって、蓄電装置210を充電することができる。その際に、車両ECU290を介して、調整機構80を制御することによって、共鳴系の共振周波数の調整によって送電効率を確保した上で、非接触給電により蓄電装置210を充電することができる。あるいは、車両ECU290を介することなく、給電設備100と制御装置40との間で直接データや信号の授受が可能なように構成してもよい。   Thereby, power storage device 210 can be charged with the power received by secondary self-resonant coil 70. At that time, by controlling the adjustment mechanism 80 via the vehicle ECU 290, the power storage device 210 can be charged by non-contact power supply while ensuring power transmission efficiency by adjusting the resonance frequency of the resonance system. Alternatively, data and signals may be directly exchanged between the power supply facility 100 and the control device 40 without using the vehicle ECU 290.

なお、システムメインリレーSMRおよび充電リレーCHRをともにオンさせることによって、車両の走行中に給電設備100から受電することも可能である。   It is also possible to receive power from power supply facility 100 while the vehicle is running by turning on both system main relay SMR and charging relay CHR.

また、上記においては、受電装置110を搭載した電動車両の一例として、動力分割装置260によりエンジン250の動力を分割して駆動輪270とモータジェネレータ240とに伝達可能なシリーズ/パラレル型のハイブリッド自動車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド自動車にも適用可能である。   Further, in the above, as an example of an electric vehicle equipped with power receiving device 110, a series / parallel type hybrid vehicle capable of dividing the power of engine 250 by power split device 260 and transmitting it to drive wheels 270 and motor generator 240. However, the present invention is also applicable to other types of hybrid vehicles.

たとえば、モータジェネレータ240を駆動するためにのみエンジン250を用い、モータジェネレータ242でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車や、エンジン250が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド自動車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド自動車などにもこの発明は適用可能である。また、この発明は、エンジン250を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置210に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。   For example, the engine 250 is used only for driving the motor generator 240 and the driving force of the vehicle is generated only by the motor generator 242, so-called series type hybrid vehicle, or only regenerative energy among the kinetic energy generated by the engine 250 is used. The present invention can also be applied to a hybrid vehicle that is recovered as electric energy, a motor-assist type hybrid vehicle in which a motor assists the engine as the main power if necessary. In addition, the present invention can be applied to an electric vehicle that does not include engine 250 and travels only by electric power, and a fuel cell vehicle that further includes a fuel cell as a DC power supply in addition to power storage device 210.

以上説明したように、本発明の実施の形態による非接触給電システムでは、必要不可欠な構成要素である電磁シールドの一部を構成するシールド板56,86(可動部材)を変位させることにより、可変容量素子等の新たな素子を設けることなく、共鳴系(自己共振コイル30,70)の共振周波数を調整することができる。これにより、一次自己共振コイル30および二次自己共振コイル70の間の距離や設置状況の経時的な変化によって、共鳴系の共振周波数が当初の設計値からずれた場合でも、送電効率を確保することが可能となる。   As described above, in the non-contact power feeding system according to the embodiment of the present invention, the shield plates 56 and 86 (movable members) constituting a part of the electromagnetic shield which is an indispensable component are displaced to be variable. The resonance frequency of the resonance system (self-resonant coils 30, 70) can be adjusted without providing a new element such as a capacitive element. This ensures power transmission efficiency even when the resonance frequency of the resonance system deviates from the initial design value due to a change in the distance between the primary self-resonant coil 30 and the secondary self-resonant coil 70 and the installation situation over time. It becomes possible.

さらに、制御装置40によって制御されるアクチュエータ(モータ52,52a,52b,82,82a,82b)を用いることによって、調整機構50,80によるインダクタンス調整が容易となる。特に、調整機構50,80において、シールド板56,86(可動部材)を最適位置へ設定するインダクタンス調整処理を自動的に実行できる。さらに、このようなインダクタンス調整処理を、非接触給電時の適切なタイミング(送電処理の開始前および/または送電処理中)に自動的に実行することができる。   Furthermore, by using actuators (motors 52, 52a, 52b, 82, 82a, 82b) controlled by the control device 40, inductance adjustment by the adjustment mechanisms 50, 80 is facilitated. In particular, the adjustment mechanisms 50 and 80 can automatically execute an inductance adjustment process for setting the shield plates 56 and 86 (movable members) to the optimum positions. Furthermore, such an inductance adjustment process can be automatically executed at an appropriate timing (before starting the power transmission process and / or during the power transmission process) at the time of non-contact power feeding.

なお、以上の実施の形態では、給電側および受電側の対称性を考慮して、給電設備100の調整機構50および受電装置110の調整機構80の両方が設けられた構成において、調整機構50,80のそれぞれにおける、シールド板56,86(可動部材)の位置(距離D,Da,Db)を共通に制御する構成を説明した。しかしながら、調整機構50および80のそれぞれにおいて、シールド板56,86(可動部材)の位置を独立に制御することも可能である。   In the above embodiment, in consideration of the symmetry between the power feeding side and the power receiving side, in the configuration in which both the adjusting mechanism 50 of the power feeding facility 100 and the adjusting mechanism 80 of the power receiving device 110 are provided, the adjusting mechanism 50, A configuration has been described in which the positions (distances D, Da, Db) of the shield plates 56, 86 (movable members) in each of 80 are controlled in common. However, in each of the adjusting mechanisms 50 and 80, the positions of the shield plates 56 and 86 (movable members) can be controlled independently.

また、以上の実施の形態では、好ましい態様として、給電設備100の調整機構50および受電装置110の調整機構80の両方が設けられた構成を説明したが、調整機構50および80の一方のみを配置する構成とすることも原理上可能である。   Moreover, although the above embodiment demonstrated the structure provided with both the adjustment mechanism 50 of the electric power feeding equipment 100 and the adjustment mechanism 80 of the power receiving apparatus 110 as a preferable aspect, only one of the adjustment mechanisms 50 and 80 is arrange | positioned. It is also possible in principle to adopt a configuration to do so.

また、図3等で例示した、ウォームギヤ54,84によってシールド板56,86を変位させる構成は、調整機構の構成例の一例に過ぎず、コイルユニット20,60(自己共振コイル30,70)に対して、可動部材であるシールド板56(56a,56b),86(86a,86b)を変位可能であれば、いかなる構成についても調整機構50,80として採用可能である点について、確認的に記載する。   Further, the configuration in which the shield plates 56 and 86 are displaced by the worm gears 54 and 84 illustrated in FIG. 3 and the like is merely an example of a configuration example of the adjustment mechanism, and the coil units 20 and 60 (self-resonant coils 30 and 70) are used. On the other hand, if the shield plates 56 (56a, 56b), 86 (86a, 86b), which are movable members, can be displaced, any configuration can be adopted as the adjusting mechanisms 50, 80 for confirmation. To do.

また、上記の実施の形態においては、一次コイル25を用いて電磁誘導により一次自己共振コイル30への給電を行ない、二次コイル65を用いて電磁誘導により二次自己共振コイル70から電力を取出すものとしたが、一次コイル25を設けることなく高周波電源装置10から一次自己共振コイル30へ直接給電し、二次コイル65を設けることなく二次自己共振コイル70から電力を直接取出してもよい。すなわち、一次側のコイルユニット20が一次自己共振コイル30のみによって構成され、二次側のコイルユニット60が二次自己共振コイル70のみによって構成されてもよい。   In the above-described embodiment, the primary self-resonant coil 30 is fed by electromagnetic induction using the primary coil 25 and the power is taken out from the secondary self-resonant coil 70 by electromagnetic induction using the secondary coil 65. However, the primary self-resonant coil 30 may be directly supplied with power from the high-frequency power supply device 10 without providing the primary coil 25, and the power may be directly taken out from the secondary self-resonant coil 70 without providing the secondary coil 65. That is, the primary side coil unit 20 may be configured by only the primary self-resonant coil 30, and the secondary side coil unit 60 may be configured by only the secondary self-resonant coil 70.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴による非接触給電に適用できる。   The present invention can be applied to non-contact power feeding by resonance via an electromagnetic field between a power transmission side and a power reception side.

10 高周波電源装置、15,75 電力計、20 コイルユニット(一次側)、25 一次コイル、30 一次自己共振コイル、40 制御装置、42 効率演算部、45 インダクタンス調整制御部、46 変位パターン設定部、47 最適位置探索部、50,80 調整機構、52,52a,52b,82,82a,82b モータ(アクチュエータ)、54,84 ウォームギヤ、55,85 電磁シールド、56,56a,56b,86,86a,86b シールド板(可動部材)、57,87 空気孔、58,88 貫通孔、60 コイルユニット(二次側)、65 二次コイル、70 二次自己共振コイル、100 給電設備、110 受電装置、120 負荷、200 ハイブリッド自動車、210 蓄電装置、220 昇圧コンバータ、230,232 インバータ、240,242 モータジェネレータ、250 エンジン、260 動力分割装置、270 駆動輪、280 充電器、500,501 特性線(インダクタンス変化)、C1,C2 容量、CHR 充電リレー、CO 指示信号(インダクタンス調整)、D,Da,Db 距離(シールド板〜コイルユニット)、P1 送電電力、P2 受電電力、PL1,PL2 正極線、SC,SCa,SCb 制御指示(アクチュエ−タ)、SMR システムメインリレー、η 送電効率。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High frequency power supply device, 15, 75 Wattmeter, 20 coil unit (primary side), 25 primary coil, 30 primary self-resonance coil, 40 control apparatus, 42 efficiency calculating part, 45 inductance adjustment control part, 46 displacement pattern setting part, 47 Optimal position search unit, 50, 80 adjustment mechanism, 52, 52a, 52b, 82, 82a, 82b Motor (actuator), 54, 84 Worm gear, 55, 85 Electromagnetic shield, 56, 56a, 56b, 86, 86a, 86b Shield plate (movable member), 57,87 Air hole, 58,88 Through hole, 60 Coil unit (secondary side), 65 Secondary coil, 70 Secondary self-resonant coil, 100 Power supply equipment, 110 Power receiving device, 120 Load , 200 hybrid vehicle, 210 power storage device, 220 step-up converter, 23 0,232 Inverter, 240,242 Motor generator, 250 Engine, 260 Power split device, 270 Driving wheel, 280 Charger, 500,501 Characteristic line (inductance change), C1, C2 capacity, CHR charging relay, CO instruction signal ( Inductance adjustment), D, Da, Db distance (shield plate to coil unit), P1 transmitted power, P2 received power, PL1, PL2 positive line, SC, SCa, SCb control instruction (actuator), SMR system main relay, η Transmission efficiency.

Claims (15)

所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成された電源装置と、
受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器とを備え、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを含み、
前記一次自己共振コイルを格納し、かつ、前記受電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された電磁シールドと、
外力によって移動可能に構成された前記電磁シールドの可動部材を前記一次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記一次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構とをさらに備える、非接触給電設備。
A power supply device configured to output high-frequency power at a predetermined power transmission frequency;
A power transmission resonator for transmitting power from the power supply device to the power reception device in a non-contact manner by resonating with a power reception resonator of the power reception device via an electromagnetic field;
Said power transmission resonator,
A primary self-resonant coil configured to generate the electromagnetic field by being fed with the high-frequency power;
An electromagnetic shield configured to house the primary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power receiving resonator;
A non-contact power feeding, further comprising: an adjustment mechanism for adjusting an inductance of the primary self-resonant coil by displacing a movable member of the electromagnetic shield configured to be movable by an external force with respect to the primary self-resonant coil Facility.
前記電源装置および前記送電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータを含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記一次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、前記相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む、請求項1記載の非接触給電設備。
A control device for controlling the power supply device and the power transmission resonator;
The adjustment mechanism includes an actuator controlled by the control device for generating a displacement force of the movable member,
The controller is
An efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmission resonator to the power reception resonator;
An inductance adjustment control unit for generating a control instruction of the actuator for controlling a relative position of the movable member with respect to the primary self-resonant coil,
The inductance adjustment control unit includes:
A displacement setting unit for generating the control instruction so as to change the relative position stepwise in a state where the power supply device generates the high-frequency power at the predetermined power transmission frequency;
An optimal position search unit for searching for an optimal position corresponding to the relative position at which the power transmission efficiency is maximized, from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the displacement setting unit, The non-contact power feeding facility according to claim 1.
前記制御装置は、前記非接触給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に、前記変位設定部および前記最適位置探索部による前記最適位置の探索を実行し、前記可動部材の位置を前記調整機構によって前記最適位置に従って制御した後に、前記送電処理を実行する、請求項2記載の非接触給電設備。   The control device performs a search for the optimum position by the displacement setting unit and the optimum position search unit when starting a power transmission process from the non-contact power feeding facility to the power receiving device, and determines the position of the movable member. The non-contact power supply facility according to claim 2, wherein the power transmission process is executed after the adjustment mechanism is controlled according to the optimum position. 前記最適位置の探索時における前記電源装置からの出力電力は、前記送電処理時における前記電源装置からの出力電力よりも小さい、請求項3記載の非接触給電設備。   The non-contact power supply facility according to claim 3, wherein output power from the power supply device at the time of searching for the optimum position is smaller than output power from the power supply device at the time of the power transmission process. 前記可動部材は異なる材質で複数設けられ、
前記調整機構は、前記複数の可動部材のそれぞれについて、前記一次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非接触給電設備。
The movable member is provided with a plurality of different materials,
The non-contact power supply facility according to any one of claims 1 to 4, wherein the adjustment mechanism is configured to be able to independently control a relative position with respect to the primary self-resonant coil for each of the plurality of movable members.
前記複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第1および第2の可動部材を有し、
前記第1の可動部材の導電率は前記第2の可動部材の導電率よりも高い一方で、前記第2の可動部材の透磁率は前記第1の可動部材の透磁率よりも高い、請求項5記載の非接触給電設備。
The plurality of movable members have first and second movable members made of different materials,
The conductivity of the first movable member is higher than the conductivity of the second movable member, while the permeability of the second movable member is higher than the permeability of the first movable member. 5 non-contact power feeding equipment according.
電源装置から高周波電力を受ける送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、前記送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を備え、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを含み、
前記二次自己共振コイルを格納し、かつ、前記送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された電磁シールドと、
外力によって移動可能に構成された前記電磁シールドの可動部材を前記二次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構とをさらに備える、非接触受電装置。
A power receiving resonator that receives power transmitted from the power transmitting resonator in a contactless manner by resonating with a power transmitting resonator that receives high frequency power from a power supply device, and an electromagnetic field,
The power receiving resonator includes:
Including a secondary self-resonant coil configured to receive power from the primary self-resonant coil by resonating with a primary self-resonant coil of the power transmission resonator via the electromagnetic field;
An electromagnetic shield configured to house the secondary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power transmitting resonator;
An adjustment mechanism for adjusting an inductance of the secondary self-resonant coil by displacing a movable member of the electromagnetic shield configured to be movable by an external force with respect to the secondary self-resonant coil; Contact power receiving device.
前記受電用共鳴器を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記二次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを含む、請求項7記載の非接触受電装置。
A control device for controlling the power receiving resonator;
The adjusting mechanism further includes an actuator controlled by the control device for generating a displacement force of the movable member,
The controller is
An efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmission resonator to the power reception resonator;
An inductance adjustment control unit for generating a control instruction of the actuator for controlling a relative position of the movable member with respect to the secondary self-resonant coil,
The inductance adjusting controller,
A displacement setting unit for generating the control instruction so as to change the relative position stepwise under the state where the power supply device generates the high-frequency power at the predetermined power transmission frequency;
An optimal position search unit for searching for an optimal position corresponding to the relative position at which the power transmission efficiency is maximized, from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the displacement setting unit, non-contact power receiving apparatus according to claim 7 wherein.
所定の高周波電力を送電するための給電設備と、
前記給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置とを備え、
前記給電設備は、
所定の送電周波数によって高周波電力を出力するように構成された電源装置と、
電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの高周波電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器とを含み、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルを有し、
前記給電設備は、
前記一次自己共振コイルを格納し、かつ、前記受電装置へ向けた開口部が設けられるように構成された送電側電磁シールドをさらに含み、
前記受電装置は、
前記送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから受電するように構成された二次自己共振コイルを有し、
前記受電装置は、
前記二次自己共振コイルを格納し、かつ、前記送電用共鳴器へ向けた開口部が設けられるように構成された受電側電磁シールドをさらに含み、
前記給電設備および前記受電装置の少なくとも一方は、
前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するための調整機構をさらに有し、
前記調整機構は、前記送電側電磁シールドまたは前記受電側電磁シールドのうちの外力によって移動可能に構成された可動部材を、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対して変位させることによって、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルのインダクタンスを調整するように構成される、非接触給電システム。
A power supply facility for transmitting predetermined high-frequency power;
A power receiving device for receiving power transmitted from the power supply equipment in a contactless manner;
The power supply equipment is
A power supply device configured to output high-frequency power at a predetermined power transmission frequency;
A power transmission resonator for transmitting high-frequency power from the power supply device to the power receiving device in a contactless manner by resonating via an electromagnetic field;
The power transmission resonator includes:
Having a primary self-resonant coil configured to generate the electromagnetic field by being fed with the high-frequency power;
The power supply equipment is
A power transmission side electromagnetic shield configured to store the primary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power receiving device;
The power receiving device is:
Including a power receiving resonator for receiving power transmitted from the power transmitting resonator in a contactless manner;
The power receiving resonator includes:
Having a secondary self-resonant coil configured to receive power from the primary self-resonant coil by resonating with a primary self-resonant coil of the power transmission resonator via the electromagnetic field;
The power receiving device is:
A power receiving-side electromagnetic shield configured to store the secondary self-resonant coil and to be provided with an opening toward the power transmitting resonator;
At least one of the power supply facility and the power receiving device is:
An adjustment mechanism for adjusting the inductance of the primary self-resonant coil or the secondary self-resonant coil;
The adjustment mechanism displaces a movable member configured to be movable by an external force of the power transmission side electromagnetic shield or the power reception side electromagnetic shield with respect to the primary self-resonance coil or the secondary self-resonance coil. A contactless power feeding system configured to adjust an inductance of the primary self-resonant coil or the secondary self-resonant coil.
前記給電設備および前記受電装置を制御するための制御装置をさらに備え、
前記調整機構は、前記可動部材の変位力を発生するための、前記制御装置によって制御されるアクチュエータをさらに含み、
前記制御装置は、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記調整機構における、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対する前記可動部材の相対位置を制御するための前記アクチュエータの制御指示を生成するためのインダクタンス調整制御部とを含み、
前記インダクタンス調整制御部は、
前記電源装置が前記所定の送電周波数にて前記高周波電力を発生している状態下で、相対位置を段階的に変化させるように前記制御指示を生成するための変位設定部と、
前記変位設定部により段階的に変化される前記相対位置のそれぞれにおける前記送電効率から、前記送電効率が最大となる前記相対位置に対応する最適位置を探索するための最適位置探索部とを有する、請求項9記載の非接触給電システム。
A control device for controlling the power supply equipment and the power receiving device;
The adjusting mechanism further includes an actuator controlled by the control device for generating a displacement force of the movable member,
The controller is
An efficiency acquisition unit for obtaining power transmission efficiency from the power transmission resonator to the power reception resonator;
An inductance adjustment control unit for generating a control instruction of the actuator for controlling a relative position of the movable member with respect to the primary self-resonance coil or the secondary self-resonance coil in the adjustment mechanism;
The inductance adjustment control unit includes:
A displacement setting unit for generating the control instruction so as to change the relative position stepwise under the state where the power supply device generates the high-frequency power at the predetermined power transmission frequency;
An optimal position search unit for searching for an optimal position corresponding to the relative position at which the power transmission efficiency is maximized, from the power transmission efficiency at each of the relative positions changed stepwise by the displacement setting unit; The contactless power feeding system according to claim 9.
前記制御装置は、前記給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に、前記変位設定部および前記最適位置探索部による前記最適位置の探索を実行し、前記可動部材の位置を前記調整機構によって前記最適位置に従って制御した後に、前記送電処理を実行する、請求項10記載の非接触給電システム。   The control device performs a search for the optimum position by the displacement setting unit and the optimum position search unit when starting a power transmission process from the power supply facility to the power receiving device, and adjusts the position of the movable member. The contactless power feeding system according to claim 10, wherein the power transmission process is executed after the mechanism is controlled according to the optimum position. 前記最適位置の探索時における前記電源装置からの出力電力は、前記送電処理時における前記電源装置からの出力電力よりも小さい、請求項11記載の非接触給電システム。   The non-contact power feeding system according to claim 11, wherein output power from the power supply device at the time of searching for the optimum position is smaller than output power from the power supply device at the time of the power transmission process. 前記給電設備および前記受電装置の各々は、前記調整機構を有し、
前記インダクタンス調整制御部は、前記送電用共鳴器の前記調整機構における、前記一次自己共振コイルに対する前記送電側電磁シールドの可動部材の相対位置と、前記受電用共鳴器の前記調整機構における、前記二次自己共振コイルに対する前記受電側電磁シールドの可動部材の相対位置とを共通に制御する、請求項10〜12のいずれか1項に記載の非接触給電システム。
Each of the power supply facility and the power receiving device has the adjustment mechanism,
The inductance adjustment control unit includes a relative position of a movable member of the power transmission side electromagnetic shield with respect to the primary self-resonant coil in the adjustment mechanism of the power transmission resonator, and the second adjustment mechanism in the adjustment mechanism of the power reception resonator. The non-contact electric power feeding system of any one of Claims 10-12 which controls commonly the relative position of the movable member of the said receiving side electromagnetic shield with respect to a secondary self-resonance coil.
前記可動部材は異なる材質で複数設けられ、
前記調整機構は、前記複数の可動部材のそれぞれについて、前記一次自己共振コイルまたは前記二次自己共振コイルに対する相対位置を独立に制御可能に構成される、請求項9〜13のいずれか1項に記載の非接触給電システム。
The movable member is provided with a plurality of different materials,
The adjustment mechanism according to any one of claims 9 to 13, wherein each of the plurality of movable members is configured to be able to independently control a relative position with respect to the primary self-resonant coil or the secondary self-resonant coil. The non-contact power feeding system described.
前記複数の可動部材は、材質がそれぞれ異なる第1および第2の可動部材を有し、
前記第1の可動部材の導電率は前記第2の可動部材の導電率よりも高い一方で、前記第2の可動部材の透磁率は前記第1の可動部材の透磁率よりも高い、請求項14記載の非接触給電システム。
The plurality of movable members have first and second movable members made of different materials,
The conductivity of the first movable member is higher than the conductivity of the second movable member, while the permeability of the second movable member is higher than the permeability of the first movable member. 14. The non-contact power feeding system according to 14.
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