CN102457108A - 电力传输系统和天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力传输系统和天线。一种电力传输系统包括：发射方系统，发射方系统包括将直流电压转换为交流电压且输出所述交流电压的开关元件(SW1至SW4)以及包含相互直接耦合的第一电感器(121)和第一电容器(122)且向其输入所输出的交流电压的发射方磁共振天线单元(120)；以及接收方系统，接收方系统包括相互直接耦合的第二电感器(221)和第二电容器(222)且经由电磁场与所述发射方磁共振天线单元(120)共振从而接收从发射方磁共振天线单元(120)输出的电能。

Description

电力传输系统和天线

技术领域

本发明涉及根据磁共振方法使用磁共振天线的无线电力传输系统和天线。

背景技术

近年来，已经有力地开发了未使用电源电缆等而无线传输电力(电能)的技术。在无线传输电力的各种类型的方法中，有一种被称为磁共振方法的技术，其受到了广泛的关注。麻省理工学院的研究小组于2007年提出了磁共振方法，并且在例如PCT申请号2009-501510(JP-A-2009-501510)的公开的日语翻译中描述了相关技术。

在磁共振无线电力传输系统中，发射方磁共振天线的共振频率与接收方磁共振天线的共振频率被设置为相互相等，由此能量被有效地从发射方磁共振天线发送到接收方磁共振天线。优势之一是传输电力的距离是几十厘米到几米。

这里，将描述现有的无线电力传输系统的概要。图20A和20B是示出现有无线电力传输系统的图。图20A是示出现有无线电力传输系统的示意系统构造的图。在现有系统中，当正弦波电压被输入到发射方激励线圈时，通过电磁感应激励发射方磁共振天线。这时，发射方磁共振天线与接收方磁共振天线共振，结果，接收方磁共振天线接收来自发射方磁共振天线的电能。接收方磁共振天线接收的电能通过电磁感应激励耦合至接收方磁共振天线的接收方激励线圈，且从接收方激励线圈提取的电能被提供至负载等。在这样的现有系统中的正弦波电压的频率为大约几MHz至几十MHz。

另外，至今也已经提出了根据磁共振方法在上述无线电力系统中使用的天线的一些具体构造。例如，日本专利申请公开号2010-74937(JP-A-2010-74937)描述了一种非接触电力接收设备，其中，电力发射线圈从电源接收电力，非接触电力接收设备从电力发射线圈接收电力以发射电力。非接触电力接收设备包括通过电磁共振接收从电力发射线圈发射的电力的电力接收线圈、将电力接收线圈容纳其中的线圈箱以及被布置在线圈箱外且电连接至电力接收线圈以调节电力接收线圈的共振频率的电容器。

顺便提及，在上述的现有电力传输系统中，用正弦波电压来激励电力发射方的线圈。当使用了诸如矩形波电压而非正弦波电压时，因为电压除了包括预定频率还包括谐波分量，所以反射了谐波分量，这导致辐射损耗，从而导致了开关损耗，结果可以降低电力传输效率。图20B是示出现有无线电力传输系统中的开关损耗的曲线图。在图20B中，实线指示了发射方电路的电流I，而虚线指示了发射方电路的电压V。在该曲线图中，阴影区对应开关损耗。因为现有无线电力传输系统使用高频率放大器以提供正弦波，所以如图20B的示例所示，电压波和电流波重叠的时段导致了开关损耗。因此，在现有电力传输系统中，因为在电力发射方的线圈被激励阶段在高频放大器中出现电力损耗且还由于电磁感应耦合出现了传输损耗，所以从电力发射方到电力接收方的总电力传输效率降低。

可以想到的是，例如使用D类放大器、E类放大器、F类放大器等来抑制高频率放大器中的开关损耗；然而，存在电路构造变复杂的缺点，从而结果是制造成本增加。

此外，因为系统包括多级，即，发射方激励线圈、发射方磁共振天线、接收方磁共振天线以及接收方激励线圈，所以系统变得复杂，且考虑到线圈(或天线)之间的互传输特性，难于做出提高总电力传输效率的设计。

另外，在用于现有电力传输系统的天线中，电连接至电力接收线圈的调节电容器被布置在容纳电力接收线圈的线圈箱外。

电容器和电力接收线圈之间的电节点具有电感分量。然而，根据上述的结构，在一些情况下，由于具有不定形状的电节点的电感分量的变化无法获得设想的天线特征，结果，不能执行有效电力传输。另外，电节点具有电阻分量，且因为电阻分量，天线特征整个可降低，这也阻止了有效电力传输。

发明内容

本发明第一方面提供了电力传输系统。电力传输系统包括发射方系统和接收方系统。该发射方系统包括：开关元件，开关元件将直流电压转换为交流电压并输出交流电压；和发射方磁共振天线单元，发射方磁共振天线单元包括相互直接耦合的第一电感器和第一电容器且输出的交流电压被输入至发射方磁共振天线单元。接收方系统包括接收方磁共振天线单元，接收方磁共振天线单元具有相互直接耦合的第二电感器和第二电容器且经由电磁场与发射方磁共振天线单元共振从而接收从发射方磁共振天线单元输出的电能。

在根据上述方面的电力传输系统中，开关元件可以构成逆变器电路，而发射方磁共振天线单元可以被直接耦合至该逆变器电路。

在根据上述方面的电力传输系统中，接收方系统还可以包括对来自接收方磁共振天线单元的输出进行整流的整流器，且接收方磁共振天线单元可以被直接耦合至该整流器。

在根据上述方面的电力传输系统中，发射方磁共振天线单元可以通过第一电感器和第一电容器之间的共振来振荡，而接收方磁共振天线单元可以通过第二电感器和第二电容器之间的共振来接收来自发射方磁共振天线单元的电能。

在根据上述方面的电力传输系统中，发射方磁共振天线单元的第一电感器和接收方磁共振天线单元的第二电感器可以具有相同的电感分量，且发射方磁共振天线单元的第一电容器和接收方磁共振天线单元的第二电容器可以具有相同的电容分量。

在根据上述方面的电力传输系统中，开关元件可以将直流电压转换为矩形波交流电压，并输出矩形波交流电压。

在根据上述方面的电力传输系统中，开关元件可以构成半桥逆变器。

在根据上述方面的电力传输系统中，开关元件可以构成全桥逆变器。

在根据上述方面的电力传输系统中，逆变器可以在电压模式下操作。

在根据上述方面的电力传输系统中，发射方磁共振天线单元和接收方磁共振天线单元可以以几百kHz到几千kHz的频率相互共振，从而导致接收方磁共振天线单元接收从发射方磁共振天线单元输出的电能。

本发明的第二方面提供了电力传输系统。电力传输系统包括发射方系统和接收方系统。该发射方系统包括：开关元件，开关元件将直流电压转换为交流电压并输出交流电压；和发射方磁共振天线单元，输出的交流电压被输入至发射方磁共振天线单元。接收方系统包括接收方磁共振天线单元，接收方磁共振天线单元经由电磁场与发射方磁共振天线单元共振从而接收从发射方磁共振天线单元输出的电能。其中发射方磁共振天线单元包括具有预定电感分量的第一电感器和具有预定电容分量的第一电容器，发射方磁共振天线单元的电感分量大于等于50μH且小于等于500μH，而发射方磁共振天线单元的电容分量大于等于200pF且小于等于3000pF。

在根据上述方面的电力传输系统中，发射方磁共振天线单元和接收方磁共振天线单元之间的耦合系数可以小于等于0.3。

本发明的第三方面提供了天线。天线包括：基部，基部具有第一表面和关于第一表面为背面的第二表面；第一表面导电部，第一表面导电部被形成在基部的第一表面上且形成线圈；以及电容器，电容器连接至线圈并安置在第一表面上。

在根据上述方面的天线中，第一表面导电部可以具有第一表面最内端部和第一表面最外端部，且电容器可以连接至形成线圈的第一表面导电部的第一表面最外端部。

根据上述方面的天线还可以包括：第二表面导电部，该第二表面导电部被形成在基部的第二表面上，该第二表面导电部具有第二表面最内端部和第二表面最外端部，该第二表面导电部形成线圈，并当从第一表面向第二表面透明地观看该第二表面导电部时，该第二表面导电部与第一表面导电部重叠；第一通孔传导部，第一通孔传导部在第一表面和第二表面之间贯穿以将第一表面最内端部传导连接至第二表面最内端部；以及第二通孔传导部，第二通孔传导部在第一表面和第二表面之间贯穿以将第一表面最外端部传导连接至第二表面最外端部。

本发明的第四方面提供了天线。天线包括：至少两个层叠基部；多个导电部，每个导电部具有最内端部和最外端部并形成线圈，其中经由至少两个基部中的相应一个基部层叠多个导电部中的相邻两个导电部；电容器，电容器被连接到至少两个基部中的暴露基部的最外端部且被放置在暴露基部上；第一通孔传导部，第一通孔传导部贯穿至少两个基部以将各个导电部分的最内端部第一通孔传导部；以及第二通孔传导部，第二通孔传导部贯穿至少两个基部以将各个导电部分的最外端部相互传导连接，其中当在多个导电部被层叠的方向上透明地观看多个导电部分时，多个导电部分全部相互重叠。

在根据上述方面的天线中，电容器的介电材料可以包含从由钛氧化物、钛酸镁、钛酸钡以及滑石材料构成的组中选择的至少一种。

在根据上述方面的天线中，基部和电容器可以被容纳于一个共同的箱中。

本发明的第五方面提供了天线。天线包括：导电部，导电部具有最内端部和最外端部且形成螺旋线圈；和电容器，电容器被固定至最外端部。

本发明的第六方面提供了天线。天线包括：基部；导电部，导电部被形成在基部的一个面上，导电部具有最内端部和最外端部，且导电部形成线圈；和电容器，电容器被固定至最外端部。

在根据上述方面的天线中，电容器的介电材料可以包含从由钛氧化物、钛酸镁、钛酸钡以及滑石材料构成的组中选择的至少一种。

在根据上述方面的天线中，基部和电容器可以被容纳于一个共同的箱中。

因为凭借根据上述方面的电力传输系统可以降低开关损耗，所以可以抑制电力传输效率的降低。

另外，凭借根据本发明上述方面的天线，电容器被固定至形成线圈的第一表面导电部的第一表面最外端部。因此，凭借根据本发明上述方面的这样构造的天线，在线圈和电容器之间的电节点处没有电抗分量变化，且在线圈和电容器之间的电节点处没有真正的电阻分量，所以天线特征稳定，且可以有效地传输电力。

另外，凭借根据本发明各方面的天线，电容器被固定至形成线圈的第一表面导电部的第一表面最外端部。因此，凭借根据本发明上述方面的这样构造的天线，在线圈和电容器之间的电节点处没有电抗分量变化，且在线圈和电容器之间的电节点处没有真正的电阻分量，所以天线特征稳定，且可以有效地传输电力。

附图说明

下面将参照附图描述本发明示例实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相似标号标注相似元件，并且在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的电力传输系统被应用至车辆充电设施的示例的图；

图2是示出作为电力接收方的车辆和作为电力发射方的充电设施的控制序列的示例的图；

图3是示出作为电力发射方的充电设施的充电例程的流程的图；

图4是示出根据本发明实施例的电力传输系统中的电力传输单元的图；

图5是示出对根据本发明实施例的电力传输系统中的开关元件的开关控制的时间图；

图6是示出根据本发明实施例的电力传输系统的电压和电流之间的相关性的曲线图；

图7是示出根据本发明第一可选实施例的电力传输系统中的电力传输单元的图；

图8是示出对根据本发明第一可选实施例的电力传输系统中的开关元件的开关控制的时间图；

图9A至9C是示出根据本发明第二可选实施例的当未给发射方磁共振天线单元提供电容器时的电路构造的图；

图10是示出耦合系数和传输效率之间的相关性的测量结果的曲线图；

图11是示出根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元的扩展透视图；

图12是示出如何经由根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元传送电力的示意横截面图；

图13是示出根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元中的电容器的安装结构的图；

图14是示出当发射方磁共振天线单元被靠近接收方磁共振天线单元时电力传输效率对频率的依赖性的示例的曲线图；

图15是示意示出在第一极值频率处电流的状态和电场的状态的图；

图16是示意示出在第二极值频率处电流的状态和电场的状态的图；

图17A和17B是根据本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元的分解透视图；

图18是示出如何经由根据本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元传送电力的示意横截面图；

图19A和19B是根据本发明第三实施例的接收方磁共振天线单元的分解透视图；以及

图20A和20B是示出现有无线电力传输系统的图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明实施例的电力传输系统被应用至车辆充电设施的示例的图。根据本发明实施例的电力传输系统，例如适合被用在为车辆(诸如电动车(EV)以及混合式电动车(HEV))充电的系统中。然后，使用图1中示出的应用至车辆充电设施的示例做出如下描述。注意，根据本发明实施例的电力传输系统也可以用在除了车辆充电设施以外的其它系统的电力传输中。

在图1中，交替长短虚线下方示出的构造是发射方系统，且是该示例中的车辆充电设施。另一方面，交替长短虚线上方示出的构造是接收方系统，且是该示例中的车辆，诸如电动车。上述发射方系统，例如被埋入地下。车辆被移动至安装在车辆上的接收方磁共振天线单元220相对于地下发射方系统的发射方磁共振天线单元120的位置，然后传输和接收电力。车辆的接收方磁共振天线单元220被布置在车辆的底部。

在发射方系统中，发射方主控制单元100是包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等的一般信息处理单元。ROM保存CPU执行的程序。RAM提供CPU的工作区域。发射方主控制单元100与连接至发射方主控制单元100的(附图中示出的)各种单元协作操作。

开关元件控制单元110根据从发射方主控制单元100接收的控制指令对串联连接的两个开关元件SW1和SW2执行开关控制。这里，场效应晶体管被用作开关元件SW1和开关元件SW2；作为替代，也可以使用另外的电弧抑制半导体元件。恒压源被连接至开关元件SW2的漏极，而且恒压Vdd被施加至开关元件SW2的漏极。

当开关元件SW1和开关元件SW2根据来自如上所述开关元件控制单元110的控制重复开或关时，从开关元件SW1和开关元件SW2之间的节点T输出具有预定频率的矩形波作为交流电压。通过改变控制，开关元件控制单元110能够输出具有不同频率的矩形波。即，由于开关控制单元110的控制，开关元件SW1和开关元件SW2之间的节点T的输出的矩形波可以扫过预定频率范围。注意，在当前实施例中，通过开关该开关元件SW1和开关元件SW2而生成的矩形波的频率的范围在大约几百kHz到大约几千kHz。注意，在当前实施例中，对来自恒压源的直流电压进行控制以输出矩形波交流电压作为交流电压；作为替代，可以控制电流而不是电压。

从节点T输出的矩形波经由电力传输线CA被输入至发射方磁共振天线单元120。发射方磁共振天线单元120包括具有感抗的线圈121(第一电感器)和具有电容电抗的电容器122(电容：Co)(第一电容器)。发射方磁共振天线单元120与对置的车辆内接收方磁共振天线单元220共振，以使得能够将从发射方磁共振天线单元120输出的电能传输至接收方磁共振天线单元220。

共振频率检测单元140能够检测传输的电力的效率为最高的频率，并将检测到的共振频率数据发送至发射方主控制单元100。例如可以按照使得电压驻波比率(VSWR)计等被用来搜寻反射的电力被最小化的频率的方式来确定电力传输效率。

另外，电力检测单元130将来自电压检测单元(未示出)的检测值乘以来自电流检测单元(未示出)的检测值，使得能够检测施加至发射方磁共振天线单元120的电力值。

另外，通信单元150能够与车辆方通信单元228无线通信以与车辆交换数据。

接下来，将描述为车辆设置的接收方系统。在接收方系统中，接收方磁共振天线单元220与发射方磁共振天线单元120共振，以接收从发射方磁共振天线单元120输出的电能。接收方磁共振天线单元220和发射方磁共振天线单元120都由具有感抗分量的线圈221(第二电感器)和具有电容电抗分量的电容器222(电容：Co)(第二电容器)形成。

整流器223对接收方磁共振天线单元220接收的矩形波交流电力进行整流，且经整流的电力经由充电控制单元224被存储在蓄电池225中。充电控制单元224根据从发射方主控制单元100接收的指令对要存储在蓄电池225中的电力执行控制。

在图1示出的系统中，发射方磁共振天线单元120的第一电感器(线圈121)和接收方磁共振天线单元120的第二电感器(线圈221)具有相同的电感分量，发射方磁共振天线单元120的第一电容器(电容器122)和接收方磁共振天线单元120的第二电容器(电容器222)具有相同的电容分量。

根据上述系统，发射方磁共振天线单元120通过第一电感器(线圈121)和第一电容器(电容器122)之间的共振来振荡，且接收方磁共振天线单元220通过第二电感器(线圈221)和第二电容器(电容222)之间的共振来接收来自发射方磁共振天线单元120的电能。

在接收方系统中，接收方主控制单元200是包括CPU、ROM、RAM等的一般信息处理单元。ROM保存在CPU上运行的程序。RAM提供CPU的工作区域。接收方主控制单元200与连接至接收方主控制单元200的(附图中示出的)各种单元协作操作。

例如，关于蓄电池225的充电状态的数据、关于蓄电池225的温度的数据等等从蓄电池225输入至接收方主控制单元200，且接收方主控制单元200能够管理蓄电池225以便安全有效地操作蓄电池225。另外，接收方主控制单元200在异常情况下向蓄电池225输出指令以停止对蓄电池225的充电或放电，等等。

在车辆的司机座位附近设置接口单元226。接口单元226为用户(司机)提供预定信息等，或接收来自用户的操作或输入。接口单元226包括显示设备、按钮、触摸板、扬声器等等。当用户进行预定操作时，对应于预定操作的操作数据从接口单元226发送至接收方主控制单元200，且被处理。另外，当向用户提供预定信息时，从接收方主控制单元200发送显示指令数据至接口单元226。

周围监测单元227被用来监测发射方主控制单元100与接收方主控制单元200之间的空间G。因为根据本发明实施例的电力传输系统使用空间G来传输电力，所以必须验证在空间G中没有小动物，诸如猫。因为周围监测单元227被用于这样的目的，所以图像捕获设备、红外线传感器等等可以用作周围监测单元227。周围监测单元227监测的数据被输入至接收方主控制单元220并被处理。当周围监测单元227在空间G中发现任何物体时，可以停止电力传输或不开始电力传输。

通信单元228能够与充电设施方通信单元150无线通信以与充电设施交换数据。

接下来，将描述通过应用至这样构造的车辆充电设施的电力传输系统执行电力传输时的序列。图2是示出作为电力接收方的车辆和作为电力发射方的充电设施中的典型控制序列的示例的图。

在步骤S11中，当用户操作车辆接口单元226以对蓄电池225充电时，操作数据被发送至接收方主控制单元200。

当接收方主控制单元200接收操作数据时，在步骤S21中接收方主控制单元200根据蓄电池225的管理数据计算充电设施要求的电力量。只要适当，可以在这样的计算中使用现有已知的适当方法。

随后，在步骤S22中，开始使用环境监测单元227监测空间G。另外，在步骤S23中，要求开始充电的数据通过通信单元228被发送至充电设施。这时，可以发送诸如要求的电力量的数据。

在充电设施中，在步骤S31中，当通信单元150接收到充电开始请求时，在步骤S32中充电开始指令被发出至充电例程。随后将详细描述充电例程。随着上述充电例程结束和充电完成，在步骤S33中通过通信单元150将充电结束通知发送至车辆。

在步骤S24中，当通信单元228接收到充电结束通知时，在步骤S25中结束使用周围监测单元227的监测，且用于显示充电结束的显示指令数据被发送至接口单元226。当接口单元226接收到显示指令数据时，接口单元226在显示设备等等上显示充电完成，以通知用户。

接下来，将描述充电例程。图3是示出作为发射方系统的充电设施中的充电例程的流程的图。当充电开始指令被发出时，充电例程退出步骤S101中的循环并开始步骤S102。

在步骤S102中，控制恒压源和开关元件控制单元110以使得来自接收方磁共振天线单元120的输出变得最小。在步骤S102中，执行临时输出。

随后，在步骤S103中，用电力检测单元130来开始监测来自发射方磁共振天线单元120的输出。在步骤S104中，开关元件控制单元110被控制为以预定频率的过渡宽度扫过输出矩形波的频率，且共振频率检测单元140被用来选择对于发射和接收电力来说最佳的频率。

在接下来的步骤S105中，使用来自发射方磁共振天线单元120的额定输出来发射电力。这时，查阅电力检测单元130的值的反馈控制被执行以输出大约1.5kw的电力。

在步骤S106中，确定是否检测到异常。这样的异常检测可以是例如基于来自电力检测单元130的信息而检测由于外物入侵而导致的陡峭阻抗变化。

在步骤S106中，当没有检测到异常时，做出否定决定，且处理前进到步骤S107，然后确定充电是否完成，或是否从车辆发出了结束充电的指令，等等。当在步骤S107中做出否定决定时，处理回到步骤S105，然后循环。

另一方面，当在步骤S106中检测到异常时，处理前进到步骤S109，且在接口单元226等上面显示错误指示。然后在步骤S110中执行异常结束处理。在步骤S111中，所有处理结束。

另外，当在步骤S107中确定充电已经完成或已经从车辆发出用于结束充电的指令等时，处理前进到步骤S108并结束电力检测单元130的输出监测。然后在步骤S111中，整个处理结束。

接下来，将进一步详细地描述以下情形：开关元件SW1和SW2被驱动以将矩形波输入至发射方磁共振天线单元120以导致发射方磁共振天线单元120与接收方磁共振天线单元220共振，从而将来自发射方系统的电力提供至接收方系统。图4是示出根据本发明实施例的电力传输系统中的电力传输单元的图，集中在电力传输单元的相关部分上。另外，图5是对根据本发明实施例的电力传输系统中的开关元件的开关控制的时间图。

恒压源被连接至开关元件SW2的漏极，且将恒压Vdd施加至开关元件SW2的漏极。图6示出了当对开关元件SW1和开关元件SW2上重复执行图5所示的开关控制时，节点T处的电压Vd。图6是示出了根据本发明实施例的电力传输系统中的电压和电流之间的相关性的曲线图。另外，图6也示出了流过开关元件SW2的电流Id。

从图6所示的根据本发明实施例的电力传输系统的电压电流特性与图20B所示的现有电力传输系统的电压电流特性之间的比较明显的是，似乎在前者特性中没有开关损耗。这样，凭借根据本发明实施例的电力传输系统，可以降低开关损耗，所以可能抑制电力传输效率的降低。

当经由电力传输线CA将这样生成的矩形波电压输入至发射方磁共振天线单元120时，发射方磁共振天线单元120与对置的接收方磁共振天线单元220共振。由于这样的共振，从发射方磁共振天线单元120输出的电能可以有效地传输至接收方磁共振天线单元220。另外，可以通过如下数学表达式(1)来表达这时的共振频率，其中在数学式(1)中发射方磁共振天线单元120的电感是L，而发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220之间的互感是Lm

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{(L\±\mathrm{Lm})C_0}}\·\·\·\left(1\right)$

在当前实施例中，元件被选择为使得将振荡频率设置大约几百kHz到大约几千kHz的，且将发射方磁共振天线单元120的Q因数设置为等于或大于300。

这里，在对图5所示的开关元件SW1和开关元件SW2的开关控制中，为了在串联连接的开关元件SW1和开关元件SW2同时导通的方式下不因为流过元件的过度电流而损坏元件，如图5所示，设置了一定的无电流时间(dead time)。注意根据开关元件的特性选择无电流时间。

另外，根据图5输出的信号驱动的开关元件SW1和开关元件SW2生成的矩形波的频率在大约几百kHz到大约几千kHz范围内。另外，在当前实施例中，发射方磁共振天线单元120包括了电容器Co和线圈120从而使得能够有效地将电力输入至发射方磁共振天线单元120，即便电力传输线CA的距离D被延长至一定程度是，也无需在T方提供诸如阻抗匹配盒的单元。

接下来，将描述本发明的第一可选实施例。在前述实施例中，使用了使用两个开关元件的半桥逆变器电路来生成矩形波；然而，在第一可选实施例中，使用了使用四个开关元件的全桥逆变器电路来生成矩形波。

图7是示出了根据本发明第一可选实施例的电力传输系统中的电力传输单元的图。图8是示出了对根据本发明的第一可选实施例的电力传输系统中的开关元件的开关控制的时间图。

在当前实施例中，串联连接的开关元件SW1和开关元件SW4之间的节点T1和串联连接的开关元件SW2和开关元件SW3之间的节点T2经由电力传输线CA与发射方磁共振天线单元120连接。如图8所示，当开关元件SW1和开关元件SW4开启时，开关元件SW2和开关元件SW3关闭，然而当开关元件SW1和开关元件SW4关闭时，开关元件SW2和开关元件SW3开启。通过这样，在节点T1和节点T2之间生成矩形波交流电压。

同样凭借使用根据第一可选实施例的电力传输系统的这样构造的电力传输系统，获得了与上述实施例的有利效果相似的有利效果。此外，当通过第一可选实施例中描述的全桥逆变器电路将电力提供至发射方磁共振天线单元120时，如果供电电压(Vdd)相同，那么可以提供比半桥逆变器电路的电力高的电力。注意，期望的是使用电压模式控制来操作半桥逆变器电路和全桥逆变器电路二者。

接下来，将描述本发明第二可选实施例。在上述实施例中，为了消除调节节点T方的阻抗的必要，发射方磁共振天线单元120包括电容器Co和线圈121；然而，本发明的方面不限于这种构造。作为替代，发射方磁共振天线单元120可以仅由线圈121构成。在这种情况下，在节点T方稍微调节阻抗，且从逆变器电路输出的矩形波电压经由电力传输线CA被如输入至发射方磁共振天线单元120。

图9A至9C集中在根据本发明第二可选实施例的电力传输系统中的电力传输单元的相关部分上，并且是示出当没有为发射方磁共振天线单元120提供电容器时的电路构造的图。

图9示出了一个示例，其中在节点T方通过提供具有电容C1的耦合电容器来调节输入至发射方磁共振天线单元120的阻抗。

另外，图9B示出了一个示例，其中在节点T方设置了使用可变电容器C2和可变电感器L2的阻抗匹配盒以调节输入至发射方磁共振天线单元120的阻抗。

另外，图9C示出了一个示例，其中在节点T方设置了使用由串联连接的线圈L3和电容器C3以及并联连接的线圈L4和电容器C4形成的带通滤波器的阻抗匹配盒以调节输入至发射方磁共振天线单元120的阻抗。

同样凭借使用根据第二可选实施例的电力传输系统的这样构造的电力传输系统，获得了与上述实施例的有利效果相似的有利效果。

接下来，将要描述本发明的第三可选实施例。如上所述，在根据本发明实施例的电力传输系统中，为了设置一定水平或一定水平之上的电力传输效率，发射方磁共振天线单元120的Q因数被设置为大于或等于100。另外，设想使用的矩形波电压的频率在大约几百kHz在到大约几千kHz范围内。

另外，当考虑将根据本发明实施例的电力传输系统应用至图1所示的车辆充电设施(发射方系统)和车辆(接收方系统)时，存在增加发射方磁共振天线单元120的电感的限制。另外，相似地，电容器Co的电容也需要具有一定限制。因此，当改变电感L、电容C以及电阻R时计算通过如下数学等式(2)获得的Q因数。

$Q=\frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}\·\·\·\left(2\right)$

下文中，在计算中，将三个频率即f＝300[kHz]、f＝400[kHz]以及f＝500[kHz]用作可以用于根据本发明实施例的电力传输系统中的频率。表1示出了f＝300[kHz]时电感L、电容C以及电阻R的组合的Q因数。表2示出了f＝400[kHz]时电感L、电容C以及电阻R的组合的Q因数。表3示出了f＝500[kHz]时电感L、电容C以及电阻R的组合的Q因数。

在表1至表3中，虚线环绕的部分中的电感L、电容C以及电阻R的组合可以用于在车辆充电设施的电力传输系统中使用的磁共振天线单元。

虚线环绕的部分满足如下条件：

-Q因数大于等于100。

-电感大于等于50μH且小于等于500μH。

-电容器Co的电感大于等于200pF且小于等于3000pF。

这样，在根据本发明第三可选实施例的电力传输系统中，发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220中的每个的电感大于等于50μH且小于等于500μH，并且电容器Co的电容大于等于200pF并小于等于3000pF，所以可以构建用于车辆充电设施的适当电力传输系统。

表1

表2

表3

接下来，在根据本发明实施例的电力传输系统中，将描述发射方磁共振天线单元120和装载在车辆上的接收方磁共振天线单元220之间的耦合系数k应当落入的范围。图10示出了当发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220之间的位置关系被偏移以改变耦合系数k时的传输效率的变化的测量结果。根据图10，在根据本发明实施例的电力传输系统中，即便在在发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220之间的耦合系数k小于等于0.3的范围中似乎也可以获得充分的传输效率。如上所述，因为根据本发明实施例的电力传输系统设想Q因数大于等于100，所以，即使在耦合系数k小于等于0.3时，也可能根据磁共振方法充分地明确无线电力传输系统中要求的kQ乘积的条件。

接下来，将描述这样构造的电力传输系统中使用的天线的具体构造。下文中，将描述本发明的该方面的构造被应用至接收方磁共振天线单元220的示例；然而，根据本发明的该方面的天线也可以用于发射方磁共振天线单元120。

图11是根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220的分解透视图。另外，图12是示出如何经由根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220传输电力的示意横截面图。注意，在如下的实施例中，线圈单元300具有矩形板状；然而，根据本发明的该方面的天线不限于具有这样形状的线圈。例如，线圈单元300可以具有圆型板状等。

线圈单元300在接收方磁共振天线单元220中起到磁共振天线单元的作用。磁共振天线单元不仅包括线圈单元300的电感分量也包括电容器400的电容分量。

树脂箱260被用来容纳具有接收方磁共振天线单元220的电感分量的线圈单元300。树脂箱260由诸如聚碳酸酯的树脂形成且具有含有开口的盒形状。

侧板部262从树脂箱260的矩形底板部261的每个边延伸，垂直于该底板部261。然后，在树脂箱260上方形成侧板部262环绕的上部开口部263。为了在车身上安装树脂箱260，可以使用选择的现有已知方法。注意，可以将法兰部件等等设置在上开口部263周围以增加往车身上安装的容易性。

线圈单元300包括矩形板状玻璃环氧基部310和导电部。导电部被形成在基部310的上侧和下侧上。更具体地，基部310具有作为主面的第一表面311和关于第一表面311是背面的第二表面312。在第一表面311上方形成螺旋第一表面导电部330作为线圈从而将电感分量给予接收方磁共振天线单元220。

在基部310的第一表面311上，第一表面最内端部331和第一表面最外端部332被分别设置在形成螺旋线圈的第一表面导电部330的径向内侧和外侧。

贯穿第一表面311和第二表面312的最内端部通孔333被设置在第一表面最内端部331处。贯穿第一表面311和第二表面312之间的最外端部通孔334被设置在第一表面最外端部332处。

导线241和导线242将接收方磁共振天线单元220电连接至整流器单元202。导线241被电连接至第一表面导电部330的第一表面最内端部331。因此，如附图所示，导线241的端子243被布置在第一表面最内端部331上，螺钉251被从基部310的第一表面311侧面插入通过导线241的端子243的孔以及最内端部通孔333，然后被拧入基部310的第二表面312侧面上的螺母252。通过这样，导线241被电传导地连接至第一表面最内端部331，并被机械地固定。

另一方面，接收方磁共振天线单元220中的作为电容部件的电容器400被直接固定在第一表面最外端部332处。同样将参照图13来描述在第一表面最外端部332处固定电容器400的结构。图13是示出在根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220中安装电容器400的结构的图。图13示意示出了安装在第一表面最外端部332处的电容器400的横截面图。

首先，将描述可以适合于在根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220中使用的电容器400的概况。

金属第一连接端子部403和由导电材料构成的第一薄膜电极407被布置在电容器400中包括的电介质401的一个侧面上，而金属第二连接端子部404和由导电材料构成的第二薄膜电极408被布置在电介质401的另一个侧面上。金属第一连接端子部403和第一薄膜电极407、以及金属第二连接端子部404和第二薄膜电极408将电介质401夹在中间以获得电容。在根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220中，期望的是，用于电介质401的介电材料包含作为主要成分的钛氧化物或包含作为主要成分的钛酸钡。因为这些材料具有高介电常数，所以使用这些材料的电容器400具有高电容，而不管其紧密型如何，且可以减小接收方磁共振天线单元220的体积。

另外，在根据本发明第一实施例的接收方磁共振天线单元220中，期望的是，用于电介质401的介电材料包含作为主要成分的钛酸镁或包含作为主要成分的滑石材料。因为这些材料具有高介电常数，所以使用这些材料的电容器400具有高电容，而不管其紧密型，且可以减小接收方磁共振天线单元220的体积。

设置在电容器400的一个侧面上的金属第一连接端子部403具有第一螺纹孔405。导线242的端子244被设置在第一螺纹孔405上，并且螺钉253被螺纹地插过导线242的端子244的孔和第一螺纹孔405。通过这样，导线242被电传导地连接并被机械地固定至电容器400的一个侧面上的第一连接端子部403。

另外，设置在电容器400的另一个侧面上的金属第二连接端子部404具有第二螺纹孔406。电容器400的第二连接端子部404被设置在第一表面最外端部332，并且通过螺钉254从第二表面312侧面插入通过最外端部通孔334和第二螺纹孔406以螺纹地将螺钉254安装在第二螺纹孔406中。通过这样，电容器400的第二连接端子部404被电传导地连接至第一表面电传导部330的第一表面最外端部332，且电容器400被机械地固定至基部310。

导线241和导线242分别被电连接至螺旋第一表面导电部330的径向内侧的第一表面最内端部331和螺旋第一表面传导部330的径向外侧的第一表面最外端部332。通过如此，接收方磁共振天线单元220接收的电力被传导至整流单元202。这样构造的线圈单元300被放置在树脂箱260的矩形底板部261上，并通过适当的固定设备被固定在底板部261上。

凭借根据本发明第一实施例的天线，电容器400被固定至形成线圈的第一表面导电部220的第一表面最外端部332上。因此，凭借根据本发明第一实施例这样构造的天线，在线圈和电容器400之间的电节点处不存在电抗分量的变化，并且在线圈和电容器400之间的电节点不存在真正的电阻分量，所以天线特征稳定，并且可以有效地传送电力。

磁屏蔽280是具有孔部285的板状磁材料。诸如铁素体的磁材料可以用来形成磁屏蔽280。磁屏蔽280通过适当的设备被固定至树脂箱260以被以一定间隔地设置在线圈单元300上。由于以上布局，发射方磁共振天线单元120生成的磁力线高速穿过磁屏蔽280，并且，在从发射方磁共振天线单元120至接收方磁共振天线单元220的电力传输中，降低了车身的金属成分对磁力线的影响。

在根据本发明第一实施例的天线中，期望的是布置在线圈300上方的板状磁屏蔽280具有孔部285。通过提供带孔部285的磁屏蔽280，降低了磁屏蔽280本身的损耗，并且可以使磁屏蔽280的屏蔽效应最大化。另外在磁屏蔽280具有孔部285的情况下，部件面积小，从而可以降低天线成本。优选的是，孔部285的面积为使得当从层叠方向观看时磁屏蔽280和线圈单元300的导电部272之间的重叠部分没有减少。

顺带提及，在根据本发明第一实施例的天线中，电容器400不被固定在形成线圈的第一表面导电部330的第一表面最内端部331上，而被固定在第一表面导电部330的第一表面最外端部332上。将描述原因。图14是示出当发射方磁共振天线单元120被靠近接收方磁共振天线单元220时电力传输效率对频率的依赖性的示例的曲线图。

在磁共振无线电力传输系统中，如图14所示，存在两种频率，即，第一极值频率fm和第二极值频率fe，且当传输电力时，期望地是使用这些频率中的任意一个。

图15是示意地示出在第一极值频率处电流的状态和电场的状态的图。在第一极值频率处，流过发射方磁共振天线单元120的线圈的电流与流过接收方磁共振天线单元220的电流在相位上基本相等，对准磁场向量的位置是在发射方磁共振天线单元120的线圈的中心附近和接收方磁共振天线单元220的线圈的中心附近。将该状态设想为以下情形：形成了使得磁场方向与发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220之间的对称面垂直的磁墙。

另外，图16是示意地示出了在第二极值频率处电流的状态和电场的状态的图。在第二极值频率处，流过发射方磁共振天线单元120的电流与流过接收方磁共振天线单元220的电流在相位上基本上相反，对准磁场向量的位置是在发射方磁共振天线单元120的线圈和接收方磁共振天线单元220的线圈的对称面附近。将该状态设想为以下情形：形成了使得磁场方向与发射方磁共振天线单元120和接收方磁共振天线单元220之间的对称面平行的电墙。

注意，在本书明书中，Takehiro IMURA和Yoichi HORI“WirelessPower Transfer Using Electromagnetic Resonant Coupling”，IEEJ期刊2009年第七期第129卷、Takehiro IMURA、Hiroyuki OKABE、ToshiyukiUCHIDA以及Yoichi HORI“Study of Magnetic and Electric Couplingfor Contactless Power Transfer Using Equivalent Circuits”，IEEJ Trans.IA，2010年第一期第130卷等适用上述电墙、磁墙等等概念。

即使在第一极值频率fm和第二极值频率fe的任何一个执行电力传输时，磁力线可以集中在线圈的径向内侧。当电容器400被布置在磁力线集中的部分时，在构成电容器400的电极(第一连接端子部403、第二连接端子部404、第一薄膜电极407以及第二薄膜电极408)中生成涡流，且电极可以生成热。因为这个原因，在根据本发明第一实施例的天线中，电容器400不被固定至形成线圈的第一表面导电部330的第一表面最内端部331，而被固定至第一表面导电部330的第一表面最外端部332。

接下来，将描述本发明的其它实施例。图17A和17B是根据本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元220的分解透视图。图18是示出如何经由根据本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元220传输电力的示意横截面图。第二实施例与第一实施例仅在线圈单元300的结构方面存在差异，且将线圈单元300固定至电容器400的方法与第一实施例中的方法相同，因此，在下文中，将描述第二实施例中独特的线圈单元300的结构。

图17A和17B是根据本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元220的分解透视图。在图17B中，在厚度方向上放大了形成线圈单元300的基部310。另外，图18是示出如何经由本发明第二实施例的接收方磁共振天线单元220传输电力的示意横截面图。注意，在如下实施例中，将具有矩形板状的线圈单元300描述为一个示例；然而，根据本发明第二示例的天线不限于具有这样形状的线圈。例如，线圈单元300可以具有圆形板状，等等。

线圈单元300包括矩形板状玻璃环氧基部310以及导电部分。导电部分分别被形成在基部310的上侧面和下侧面上。更具体地，基部310具有作为主面的第一表面311和关于第一表面是背面的第二表面312。在第一表面311和第二表面312的每一个上形成螺旋导电部，从而将电感分量给予接收方磁共振天线单元220。

在基部310的第一表面311上形成螺旋第一表面导电部330，且在第一表面导电部330的径向内侧和径向外侧分别设置第一表面最内端部331和第一表面最外端部332。

相似地，在基部310的第二表面312上方形成螺旋第二表面导电部350，且在第二表面导电部350的径向内侧和径向外侧分别设置第二表面最内端部351和第二表面最外端部352。

这里，当从第一表面311至第二表面312透明地观看时第一表面导电部330和第二表面导电部350正好相互重叠。根据上述构造，容易调节或设计第一表面311的第一表面导电部330的电感分量和第二表面312的第二表面导电部350的电感分量之间的互感。

在基部310中，在第一表面311和第二表面312之间贯穿的第一通孔传导部341将第一表面最内端部331传导连接至第二表面最内端部351。另外，在第一表面311和第二表面312之间贯穿的第二通孔传导部342将第一表面最外端部332传导连接至第二表面最外端部352。

导线241被导电连接至上述螺旋第一表面导电部330的径向内侧的第一表面最内端部331，而导线242通过电容器400被电连接至第一表面导电部330的径向外侧的第一表面最外端部332。通过如此，接收方磁共振天线单元220接收的电力被传导至整流单元202。这样构造的线圈单元300被安置在树脂箱260的矩形底板部261上，并通过合适的固定设备被固定至底板部261。

根据本发明第二实施例的这样构造的天线具有第一表面311的第一表面导电部330的电感分量、第二表面312的第二导电部350的电感分量以及第一表面导电部330和覆盖第一表面导电部330的第二表面导电部350之间的互感的电感分量。因此，没有显著降低电感，且另外，第一表面导电部330和第二表面导电部350相互平行连接，所以天线的电路的电阻降低。根据上述构造，提高了Q(品质因数，Quality Factor)，所以提高了天线之间的传输效率。

根据上述第二实施例，获得了与第一实施例的有利效果相似的有利效果，且降低了电阻值，而没有显著降低电感，从而使得可以提高Q(品质因数)，所以提高了天线之间的传输效率。

接下来，将描述本发明的第三实施例。第三实施例与第一实施例和第二实施例仅在线圈单元300的结构上存在差别，而将线圈单元300固定至电容器400的方法与第一实施例和第二实施例的方法相同，所以，在下文中，将描述第三实施例中独特的线圈单元300的结构。

在第二实施例中，在基部的上侧面和下侧面都提供线圈单元300的导电部；然而第三实施例与第二实施例的不同之处在于线圈单元300的导电部分还被设置在基部310的中间层上。下文中，将描述线圈单元300的不同结构。

图19A和图19B是根据本发明第三实施例的接收方磁共振天线单元220的分解透视图。在图19B中，在厚度方向放大形成线圈单元300的基部310。

线圈单元300包括矩形板状玻璃环氧基部310和导电部。在基部310的上侧面、下侧面以及中间层分别形成导电部。更具体地，基部310具有作为主面的第一表面311、关于第一表面311为背面的第二表面312以及第一表面311和第二表面312之间的中间层313。在第一表面311、第二表面312以及中间层313上方分别形成螺旋导电部从而将电感给予接收方磁共振天线单元220。

在基部310的第一表面311上方形成螺旋第一表面导电部330，且在第一表面导电部330的径向内侧和径向外侧分别设置第一表面最内端部331和第一表面最外端部332。

相似地，在基部310的中间层313中形成螺旋中间层导电部360，且在中间层导电部360的径向内侧和径向外侧分别设置中间层最内端部361和中间层最外端部362。

相似地，在基部310的第二表面312上方形成螺旋第二表面导电部350，且在第二表面导电部350的径向内侧和径向外侧分别设置第一表面最内端部351和第二表面最外端部352。

这里，当从第一表面311至第二表面312透明地观看时第一表面导电部330、中间表面导电部360以及第二表面导电部350刚好相互重合。根据上述构造，容易调节或设计第一表面311的第一表面导电部330的电感分量、中间层313的中间层导电部360的电感分量以及第二表面312的第二表面导电部350的电感分量的互感。

在基部310中，在第一表面311和中间层313之间贯穿的第一通孔传导部341将第一表面最内端部331传导连接至中间层最内端部361。另外，在第一表面311和中间层313之间贯穿的第二通孔传导部342将第一表面最外端部332传导连接至中间层最外端部362。

另外，在中间层313和第二表面312之间贯穿的第三通孔传导部343将中间层最内端部361传导连接至第二表面最内端部351。另外，在中间层313和第二表面312之间贯穿的第四通孔传导部344将中间层最外端部362传导连接至第二表面最外端部352.

同样根据具有这样构造的线圈单元300的第三实施例，获得了与上述实施例有利效果相似的有利效果。注意，在第三实施例中，在三层即，第一表面311、中间层313以及第二表面312处分别形成导电部，且通过贯穿基部的通孔导电部将导电部的各个端部相互传导连接；作为替代，可以设置两个或多个中间层以提供设置了导电部的四个或多个层。

注意，中间层313被埋置在基部中；然而暴露第一表面311和第二表面312。因此，在基部中，可以将具有在其上设置了导电部的暴露表面(诸如第一表面311和第二表面312)的基部视为“暴露基部”。

另外，在上述实施例中，基部310由玻璃环氧树脂形成；作为替代，可以使用具有更高热辐射效应的陶瓷基部，且此外，可以使用其中绝缘膜被形成在金属基部上的基部，诸如铝基部。不用说，可以使用柔性印制板等等作为该基部。

根据上述第三实施例，获得了与第一实施例的有利效果相似的有利效果，且降低了电阻值而未显著降低电感，从而使得能够提高Q(品质因数)，所以提高了天线之间的传输效率。

Claims (23)

1.一种电力传输系统，特征在于包括：

发射方系统，所述发射方系统包括：

开关元件(SW1至SW4)，所述开关元件(SW1至SW4)将直流电压转换为交流电压且输出所述交流电压；和

发射方磁共振天线单元(120)，所述发射方磁共振天线单元(120)包括相互直接耦合的第一电感器(121)和第一电容器(122)，且输出的所述交流电压被输入至所述发射方磁共振天线单元(120)；以及

接收方系统，所述接收方系统包括：

接收方磁共振天线单元(220)，所述接收方磁共振天线单元(220)具有相互直接耦合的第二电感器(221)和第二电容器(222)，且所述接收方磁共振天线单元(220)经由电磁场与所述发射方磁共振天线单元(120)共振从而接收从发射方磁共振天线单元(120)输出的电能。

2.根据权利要求1所述的电力传输系统，其中

所述开关元件(SW1至SW4)构成逆变器电路，且

所述发射方磁共振天线单元(120)被直接耦合至所述逆变器电路。

3.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中

所述接收方系统还包括对来自所述接收方磁共振天线单元(220)的输出进行整流的整流器(223)，且

所述接收方磁共振天线单元(220)被直接耦合至所述整流器(223)。

4.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中

所述发射方磁共振天线单元(120)通过所述第一电感器(121)和所述第一电容器(122)之间的共振而振荡，且

所述接收方磁共振天线单元(220)通过所述第二电感器(221)和所述第二电容器(222)之间的共振接收来自所述发射方磁共振天线单元(120)的电能。

5.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中

所述发射方磁共振天线单元(120)的第一电感器(121)和所述接收方磁共振天线单元(220)的所述第二电感器(221)具有相同的电感分量；且

所述发射方磁共振天线单元(120)的所述第一电容器(122)和所述接收方磁共振天线单元(220)的所述第二电容器(222)具有相同的电容分量。

6.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中所述开关元件(SW1至SW4)将直流电压转换为矩形波交流电压并输出所述矩形波交流电压。

7.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中所述开关元件(SW1至SW4)构成半桥逆变器。

8.根据权利要求7所述的电力传输系统，其中所述逆变器在电压模式下操作。

9.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中所述开关元件(SW1至SW4)构成全桥逆变器。

10.根据权利要求9所述的电力传输系统，其中所述逆变器在电压模式下操作。

11.根据权利要求1或2所述的电力传输系统，其中所述发射方磁共振天线单元(120)和所述接收方磁共振天线单元(220)在几百kHz到几千kHz的频率处相互共振，从而导致所述接收方磁共振天线单元(220)接收从所述发射方磁共振天线单元(120)输出的电能。

12.一种电力传输系统，特征在于包括：

发射方系统，所述发射方系统包括：

开关元件(SW1至SW2)，所述开关元件(SW1至SW2)将直流电压转换为交流电压并输出所述交流电压；和

发射方磁共振天线单元(120)，输出的所述交流电压被输入至发射方磁共振天线单元(120)；以及

接收方系统，所述接收方系统包括：

接收方磁共振天线单元(220)，所述接收方磁共振天线单元(220)经由电磁场与所述发射方磁共振天线单元(120)共振从而接收从所述发射方磁共振天线单元(120)输出的电能，其中

所述发射方磁共振天线单元(120)包括具有预定电感分量的第一电感器(121)和具有预定电容分量的第一电容器(122)，

所述发射方磁共振天线单元(120)的所述电感分量大于等于50μH且小于等于500μH，且

所述发射方磁共振天线单元(120)的所述电容分量大于等于200pF且小于等于3000pF。

13.根据权利要求12所述的电力传输系统，其中所述发射方磁共振天线单元(120)和所述接收方磁共振天线单元(220)之间的耦合系数小于等于0.3。

14.一种天线(120或220)，特征在于包括：

基部(310)，所述基部(310)具有第一表面(311)和相对于所述第一表面(311)为背面的第二表面(312)；

第一表面导电部(330)，所述第一表面导电部(330)被形成在所述基部(310)的所述第一表面(311)上且形成线圈；以及

电容器(400)，所述电容器(400)连接至所述线圈且被安置在所述第一表面(311)上。

15.根据权利要求14所述的天线(120或220)，其中

所述第一表面导电部(330)具有第一表面最内端部(331)和第一表面最外端部(332)，且

所述电容器(400)被连接至形成所述线圈的所述第一表面导电部(330)的所述第一表面最外端部(332)。

16.根据权利要求15所述的天线(120或220)，还包括：

第二表面导电部(350)，所述第二表面导电部(350)被形成在所述基部(310)的所述第二表面(312)上，所述第二表面导电部(350)具有第二表面最内端部(351)和第二表面最外端部(352)，所述第二表面导电部(350)形成线圈，且当从所述第一表面(311)向所述第二表面(312)透明地观看所述第二表面导电部(350)时所述第二表面导电部(350)与所述第一表面导电部(330)重叠；

第一通孔传导部(341)，所述第一通孔传导部(341)在所述第一表面(311)和所述第二表面(312)之间贯穿以将所述第一表面最内端部(331)传导连接至所述第二表面最内端部(351)；以及

第二通孔传导部(342)，所述第二通孔传导部(342)在所述第一表面(311)和所述第二表面(312)之间贯穿以将所述第一表面最外端部(332)传导连接至所述第二表面最外端部(352)。

17.一种天线(120或220)，特征在于包括：

至少两个层叠基部(310)；

多个导电部(330、360、350)，每个导电部具有最内端部(331、361、351)和最外端部(332、362、352)并形成线圈，其中经由所述至少两个基部(310)中相应一个基部来层叠所述多个导电部(330、360、350)中的相邻两个导电部；

电容器(400)，所述电容器(400)与所述至少两个基部(310)中的一个暴露基部(310)的所述最外端部(332)连接并被安置在所述暴露基部(310)上；

第一通孔传导部(341、343)，所述第一通孔传导部(341、343)贯穿所述至少两个基部(310)以将各个导电部(330、360、350)的所述最内端部(331、361、351)相互传导连接；以及

第二通孔传导部(342、344)，所述第二通孔传导部(342、344)贯穿所述至少两个基部(310)以将各个导电部分(330、360、350)的所述最外端部(332、362、352)相互传导连接，其中

当在所述多个导电部分(330、360、350)被层叠的方向上透明地观看所述多个导电部(330、360、350)时，所述多个导电部(330、360、350)全部相互重叠。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的天线(120或220)，其中所述电容器(400)的介电材料包含从由钛氧化物、钛酸镁、钛酸钡以及滑石材料构成的组中选择的至少一种。

19.根据权利要求14至17中任一项所述的天线(120或220)，其中所述基部(310)和所述电容器(400)被容纳于一个共同的箱(260)中。

20.一种天线(120或220)，特征在于包括：

导电部分(330)，所述导电部分(330)具有最内端部(331)和最外端部(332)且形成螺旋线圈；以及

电容器(400)，所述电容器(400)被固定至所述最外端部(332)。

21.一种天线(120或220)，特征在于包括：

基部(310)；

导电部(330)，所述导电部(330)被形成于所述基部(310)的一个表面(311)上，所述导电部(330)具有最内端部(331)和最外端部(332)且形成线圈；以及

电容器(400)，所述电容器(400)被固定至所述最外端部(332)。

22.根据权利要求20或21所述的天线(120或220)，其中所述电容器(400)的介电材料包含从由钛氧化物、钛酸镁、钛酸钡以及滑石材料构成的组中选择的至少一种。

23.根据权利要求20或21所述的天线(120或220)，其中所述基部(310)和所述电容器(400)被容纳于一个共同的箱(260)中。

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