CN103038089B - 线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统 - Google Patents

线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103038089B
CN103038089B CN201180036991.3A CN201180036991A CN103038089B CN 103038089 B CN103038089 B CN 103038089B CN 201180036991 A CN201180036991 A CN 201180036991A CN 103038089 B CN103038089 B CN 103038089B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
unit
self
resonant
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180036991.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103038089A (zh
Inventor
市川真士
石川哲浩
菊间信良
门井优文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Institute of Technology NUC, Toyota Motor Corp filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Publication of CN103038089A publication Critical patent/CN103038089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103038089B publication Critical patent/CN103038089B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/65—Monitoring or controlling charging stations involving identification of vehicles or their battery types
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种线圈单元，其包括第二谐振线圈（110），第二谐振线圈（110）具有多个单元线圈（111至114）并且经由与和该第二谐振线圈间隔开的第一谐振线圈的电磁谐振来执行向第一谐振线圈传输电力和从从第一谐振线圈接收电力中的至少一项。由单元线圈（111至114）形成的磁场的方向是相同的。

Description

线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统
技术领域
本发明涉及线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统。
背景技术
如在日本专利申请公布No.2003-79597和No.2008-67807（JP-A-2003-79597和JP-A-2008-67807）中描述的，已经在磁谐振成像设备中使用了线圈单元。近年来，纯电动车辆和混合动力车辆成为关注的焦点，因为对于环境的关心日益增长，并且因此，其中使用线圈单元的充电方法，诸如电磁感应方法和谐振方法，作为在车辆上安装的电池由外部源以无接触方式充电的充电方法的候选正引起注意。
例如，在日本专利申请公布No.7-67270（JP-A-7-67270）中描述的非接触供电系统包括在地面中埋置的初级线圈和被安装在车辆上的次级线圈，在该车辆中，使用在次级线圈中感应的电流对在车辆上的安装的电池充电。
在日本专利申请公布No.2010-73976（JP-A-2010-73976）中描述的无线电力传输设备包括被安装在纯电动车辆上并且包括电力接收通信线圈的电力接收装置，和包括电力传输通信线圈的供电设备，并且电力接收装置包括电力接收通信线圈。电力传输通信线圈包括初级线圈和谐振线圈，并且电力接收通信线圈包括初级线圈和谐振线圈。在电力接收通信线圈和电力传输通信线圈之间，通过谐振电力传输方法以无线方式传输电力。
在初级线圈和次级线圈之间可以通过使用电磁感应的非接触电力传输方法传输电力的距离较小，并且因此这种方法要求初级线圈和次级线圈相互靠近地安置。因此，当要超过特定距离传输或者接收电力时，这种电力传输方法是不适合的。然而，在JP-A-2010-73976中描述的无线电力传输设备中，使用谐振电力传输方法，并且因此可以经由比在电磁感应方法的情形中更大的距离来传输或者接收电力。
即便电力传输设备采用谐振电力传输方法，然而，当电力传输谐振线圈和电力接收谐振线圈错位时，电力传输效率和电力接收效率会显著降低。
发明内容
本发明提供了线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统，利用它们，即便包括能够经由电磁谐振执行电力传输和电力接收中的至少一项的谐振线圈的线圈单元与配对谐振线圈错位，也能够抑制电力传输效率或者电力接收效率的降低。
根据本发明的第一方面的线圈单元是包括第二自谐振线圈的线圈单元，该第二自谐振线圈具有多个单元线圈，并且经由与和该第二谐振线圈间隔开的第一自谐振线圈的电磁谐振，来执行向第一自谐振线圈传输电力和从第一自谐振线圈接收电力中的至少一项。由单元线圈形成的磁场的方向是相同的。注意，这里磁场的方向是指：由单元线圈形成的磁场在穿过单元线圈时从单元线圈的任一侧到其任一侧。因此，“由单元线圈形成的磁场的方向是相同的”表示由单元线圈形成的每一个磁场被形成为从所有单元线圈的同一侧穿过单元线圈。单元线圈可以被布置成彼此相邻。可以采用下述配置，其中单元线圈被置放在基本相同的平面中并且当沿着每一个单元线圈的轴向方向观察时并不相互重叠，并且单元线圈的轴线是基本平行的。每一个单元线圈的匝数可以被设置为一。第二自谐振线圈可以由导线形成。
单元线圈可以被成环状地布置。可以采用下述配置，其中单元线圈的数目为四并且单元线圈被布置成关于假想线是旋转对称的。可以采用下述配置，其中第一自谐振线圈的谐振频率等于第二自谐振线圈的谐振频率；通过使得电流的频率被设置为谐振频率的电流在第一自谐振线圈中流动，在第一自谐振线圈周围形成第一近场，其中第一自谐振线圈被配置为能够执行向第二自谐振线圈传输电力和从第二自谐振线圈接收电力中的至少一项；通过将第二自谐振线圈安置在第一近场中，来使得第二自谐振线圈能够从第一自谐振线圈接收电力；通过使得电流的频率被设置为谐振频率的电流在第二自谐振线圈中流动，来使得第二自谐振线圈能够在第二自谐振线圈周围形成第二近场；并且当第一自谐振线圈安置第二近场中时，使得第二自谐振线圈能够向第一自谐振线圈传输电力。
根据本发明的第二方面的非接触电力传输设备包括：从外部电源接收电力并且向第二自谐振线圈传输电力的第一电磁感应线圈；以及上述线圈单元。根据本发明的第三方面的非接触电力接收设备包括上述线圈单元以及从第二自谐振线圈接收电力的第二电磁感应线圈。
根据本发明的第四方面的车辆包括上述非接触电力接收设备和从第二电磁感应线圈接收电力的蓄电装置。单元线圈可以被布置成关于经过车辆的横向中心并且在车辆纵向方向上延伸的假想轴线对称。单元线圈可以被布置成关于在车辆的宽度方向上延伸的假想轴线对称。
根据本发明的第五方面的非接触供电系统包括：第一线圈单元，第一线圈单元包括具有多个第一单元线圈的第一自谐振线圈，其中，由第一单元线圈形成的磁场的方向是相同的；以及第二线圈单元，第二线圈单元包括具有多个第二单元线圈的第二自谐振线圈，第二线圈单元被配置为经由与第一自谐振线圈的电磁谐振来执行向第一自谐振线圈传输电力和从第一自谐振线圈接收电力中的至少一项，其中，由第二单元线圈形成的磁场的方向是相同的。可以采用下述配置，其中第一单元线圈被布置成彼此相邻，并且第二单元线圈被布置成彼此相邻。
利用根据本发明的线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆和非接触供电系统，即便谐振线圈错位也能够在传输电力和接收电力时维持高的效率。
附图简要说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的标号指示相同的元件，并且其中：
图1示出基本非接触供电系统的总体配置；
图2是用于解释使用谐振方法的电力传输的原理的图；
图3是示出在距电流源（磁性电流源）的距离和电磁场的强度之间的关系的图；
图4是示意性地示出被安装在车辆上的线圈单元101的透视图；
图5是示意性地示出次级谐振线圈110的平面视图；
图6是示意性地示出电流频率被设置为次级谐振线圈110的谐振频率的电流在次级谐振线圈110中流动的情况的平面视图；
图7是示意性地示出被安装在供电设备200中的线圈单元201的透视图；
图8是示意性地示出初级谐振线圈240的平面视图；
图9是示意性地示出电流频率被设置为初级谐振线圈240的谐振频率的电流在初级谐振线圈240中流动的情况的平面视图；
图10是示意性地示出当车辆100的蓄电装置150被充电时在次级谐振线圈110和初级谐振线圈240之间的相对位置关系的透视图；
图11是当从上面观察时近场NF2和次级谐振线圈110的示意性平面视图；
图12是当从上面观察时近场NF2和次级谐振线圈110的示意性平面视图；
图13是示意性地示出根据对比示例的供电系统的平面视图；
图14是示意性地示出圆形谐振线圈被用作次级谐振线圈的示例的平面视图；
图15是用于获得在图1、10和12所示供电系统中的传输效率的模拟的结果的曲线图；
图16是用于获得在图13所示供电系统中的传输效率的模拟的结果的曲线图；
图17是示意性地示出次级谐振线圈110和初级谐振线圈240的修改的透视图；
图18是示意性地示出图13所示的供电系统的透视图；
图19是示出图17所示的供电系统的传输效率的曲线图；
图20是示出图18所示的供电系统的传输效率的曲线图；
图21是示意性地示出在车辆100中使用包括多个单元线圈的次级谐振线圈110并且圆形线圈被用作初级谐振线圈240的示例性实施例的示意图；
图22是示意性地示出包括多个单元线圈的初级谐振线圈240被安设在线圈单元201中并且在车辆100上安装圆形线圈作为次级谐振线圈110的示例性实施例的示意图；
图23是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中产生的状态；
图24是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中产生的状态；
图25是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中产生的状态；
图26是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中产生的状态；并且
图27是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中产生的状态。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。注意，在图中相同或者对应的部分由相同的附图标记标注并且不对其重复说明。
图1示出基本非接触供电系统的总体配置。参考图1，该非接触供电系统包括车辆100和供电设备200。
车辆100包括线圈单元101、整流器130、DC/DC转换器140、蓄电装置150、电力控制单元（在下文中还被称作“PCU”）160、电动机170和车辆电子控制单元（ECU）180。
只要车辆由电动机驱动，车辆100的配置并不限于图1所示。车辆100的示例包括被提供有电动机和内燃机的混合动力车辆、被提供有燃料电池的燃料电池车辆以及纯电动车辆。
线圈单元101包括次级谐振线圈110、为次级谐振线圈110提供的电容器115，以及次级电磁感应线圈120。次级谐振线圈110可以例如被提供在车辆本体下方。次级谐振线圈110是LC谐振器，该LC谐振器经由与被提供在供电设备200中的线圈单元201的初级谐振线圈240的电磁场谐振，来执行向供电设备200传输电力和从供电设备200接收电力中的至少一项。关于次级谐振线圈110的电容分量，为次级谐振线圈110提供了电容器115从而获得预定的电容。然而，如果线圈的寄生电容足够，则可以省略电容器115。
基于在次级谐振线圈110和供电设备200的初级谐振线圈240之间的距离、初级谐振线圈240和次级谐振线圈110的谐振频率等来配置次级谐振线圈110，使得指示初级谐振线圈240和次级谐振线圈110的谐振强度的Q因数（例如Q>100）、指示在初级谐振线圈240和次级谐振线圈110之间的耦合度的κ等变大。
次级电磁感应线圈120与次级谐振线圈110共轴地提供并且可以经由电磁感应而被磁耦合到次级谐振线圈110。次级电磁感应线圈120经由电磁感应接收由次级谐振线圈110接收的电力以向整流器130输出电力。
整流器130整流由次级电磁感应线圈120接收的交流（AC）电力并且向DC/DC转换器140输出所产生的直流（DC）电力。根据来自车辆ECU180的控制信号，DC/DC转换器140将由整流器130整流的电力转换成蓄电装置150的电压电平，并且向蓄电装置150输出该电力。注意，当在车辆运行的同时从供电设备200接收电力时，DC/DC转换器140可以将由整流器130整流的电力转换成系统电压并且将该电力直接供应到PCU160。DC/DC转换器140不是必需的。可以替代地使用由次级电磁感应线圈120接收的AC电力由整流器130整流并且然后被直接供应到蓄电装置150的配置。
蓄电装置150是可再充电DC电源并且其示例包括二次电池，诸如锂离子电池和镍氢电池。蓄电装置150存储从DC/DC转换器140供应的电力和在再生制动期间由电动机170产生的电力。蓄电装置150向PCU160供应所存储的电力。高电容电容器可以被用作蓄电装置150。蓄电装置150不受限制，只要它起到电力缓冲器的作用，该电力缓冲器能够暂时存储从供电设备200供应的电力和由电动机170产生的再生电力并且向PCU160供应所存储的电力。
PCU160利用从蓄电装置150输出的电力或者直接从DC/DC转换器140供应的电力来驱动电动机170。PCU160将由电动机170产生的再生电力（AC电力）转换成DC电力以向蓄电装置150输出DC电力，由此对蓄电装置150充电。电动机170被PCU160驱动并且产生车辆驱动动力以将向驱动轮输出该驱动动力。电动机170利用从驱动轮接收的动能，并且在混合动力车辆的情形中从发动机（未示出）接收的动能，来产生电力，并且向PCU160输出所产生的电力，包括再生电力。
虽然没有在图1中示出，但是车辆ECU180包括中央处理单元（CPU）、存储装置和输入/输出缓冲器，从各种传感器接收信号，向各种装置输出控制信号，并且控制车辆100和各种装置。注意，用于执行这些控制操作的手段不限于通过软件的处理，而可以是使用专用硬件装置（电子电路）的处理。虽然在图1中，车辆ECU180被配置为执行车辆100的驱动控制和用于从供电设备200接收电力的电力接收控制这两者，但是控制器的配置不限于此。具体地，可以采用下述配置，其中车辆100包括用于每一个装置或者用于每一个功能的控制器。例如，车辆100可以包括主要执行电力接收控制的电力接收ECU。
当从供电设备200向车辆100供应电力时，车辆ECU180控制DC/DC转换器140。车辆ECU180例如通过控制DC/DC转换器140而将整流器130和DC/DC转换器140之间的电压控制为预定目标电压。车辆ECU180还基于在车辆运行时车辆的行驶条件和蓄电装置150的荷电状态（SOC）来控制PCU160。
供电设备200包括AC供电源210、高频AC电力驱动器220和线圈单元201。线圈单元201包括初级电磁感应线圈230、初级谐振线圈240以及为初级谐振线圈240提供的电容器245。
AC供电源210是在车辆外部设置的供电源，例如是商业电源。高频AC电力驱动器220将从AC供电源210接收的电力转换成高频AC电力并且将高频AC电力供应到初级电磁感应线圈230。由高频AC电力驱动器220产生的高频AC电力的频率例如是一兆赫兹到几十兆赫兹。
初级电磁感应线圈230与初级谐振线圈240共轴地提供并且能够经由电磁感应而被磁耦合到初级谐振线圈240。初级电磁感应线圈230经由电磁感应向初级谐振线圈240供应从高频AC电力驱动器220供应的高频AC电力。
例如，初级谐振线圈240被靠近地表面置放。初级谐振线圈240是LC谐振器，如在次级谐振线圈110的情形中那样，并且通过经由电磁场与车辆100的次级谐振线圈110谐振，来向电动车辆100传输电力或者从电动车辆100接收电力。虽然为了次级谐振线圈240的电容分量，向次级谐振线圈240提供电容器245以便获得预定的电容，但是当初级谐振线圈240的寄生电容足够时，电容器245不是必需的。
还基于在初级谐振线圈240和车辆100的次级谐振线圈110之间的距离、初级谐振线圈240和次级谐振线圈110的谐振频率等形成初级谐振线圈240，使得Q因数（例如Q>100）、耦合度κ等变大。
图2是用于解释使用谐振方法的电力传输的原理的图。参考图2，在谐振方法中，如在两个音叉谐振的情形中，由于在电磁场（近场）中具有相同本征频率的两个LC谐振器的谐振，电力经由电磁场被从一个线圈传输到另一个线圈。
具体地，初级电磁感应线圈320被连接到高频AC供电源310，并且一兆赫兹到几十兆赫兹的高频AC电力经由电磁感应而被供应到磁耦合到初级电磁感应线圈320的初级谐振线圈330。初级谐振线圈330是LC谐振器，该LC谐振器使用线圈自身的电感和寄生电容，当电容器被连接到线圈时包括电容器的电容，并且初级谐振线圈330经由电磁场（近场）与具有与初级谐振线圈330相同的谐振频率的次级谐振线圈340谐振。结果，能量（电力）经由电磁场被从初级谐振线圈330传递到次级谐振线圈340。被传递到次级谐振线圈340的能量（电力）经由电磁感应被磁耦合到次级谐振线圈340的次级电磁感应线圈350接收，并且然后被供应到负载360。例如，当指示初级谐振线圈330和次级谐振线圈340的谐振强度的Q因数大于100时，执行通过谐振方法的电力传输。
现在将解释在图1和图2之间的对应。图1中的AC供电源210和高频AC电力驱动器220对应于图2中的高频AC供电源310。图1中的初级电磁感应线圈230和初级谐振线圈240对应于图2中的初级电磁感应线圈320和初级谐振线圈330。图1中的次级谐振线圈110和次级电磁感应线圈120对应于图2中的次级谐振线圈340和次级电磁感应线圈350。在图1中从整流器130到电动机170的装置共同由图2中的负载360代表。
图3是示出在距电流源（磁性电流源）的距离和电磁场的强度之间的关系的图。参考图3，电磁场包括三个分量。曲线k1代表与距电磁波源的距离成反比并且被称为“辐射场”的分量。曲线k2代表与距电磁波源的距离的平方成反比并且被称为“感应场”的分量。曲线k3代表与距电磁波源的距离的立方成反比并且被称为“静态电磁场”的分量。
“静态电磁场”是其强度随着距电磁波源的距离急剧降低的分量，并且在谐振方法中由“静态电磁场”占主导的这个近场（倏逝场）被用于传输能量（电力）。具体地，通过使得具有相同本征频率的一对谐振器（例如一对LC谐振器，）在其中“静态电磁场”占主导的近场中相互谐振，能量（电力）被从一个谐振器（初级谐振线圈）传输到另一个谐振器（次级谐振线圈）。因为“静态电磁场”并不远距离地传输能量，所以与利用远距离传输能量的“辐射场”来传输能量（电力）的使用电磁波的情形相比，谐振方法能够以较低的能量损失来传输能量。图4是示意性地示出被安装在车辆上的线圈单元101的透视图。如在图4中所示，线圈单元101包括次级谐振线圈110、次级电磁感应线圈120，和为次级谐振线圈110提供的电容器115。次级谐振线圈110包括多个单元线圈111、112、113和114。单元线圈111到114被布置成彼此相邻。
次级谐振线圈110由被缠绕以形成单元线圈111至114的导线形成。因此，用于向单元线圈111至114供应电力的系统或者用于从单元线圈111至114接收电力的系统能够被集成到一个系统中。在图4所示示例中，一个次级电磁感应线圈120从单元线圈111至114接收电力或者向单元线圈111至114传输电力。单元线圈111至114中的每一个的匝数被设置为一，以减小次级谐振线圈110在竖直方向上的尺寸。
图5是示意性地示出次级谐振线圈110的平面视图。单元线圈111至114围绕次级谐振线圈110的假想中心线O1成环状地布置，从而关于假想中心线O1是旋转对称的。在图4和5所示示例中，四个单元线圈围绕假想中心线O1布置，从而关于假想中心线O1是旋转对称的。单元线圈111至114被布置在同一假想平面中。单元线圈的数目不限于四个，并且提供至少两个单元线圈就足够了。
图5中的方向D1至D4示意性地示出了在接收或者传输电力期间电流在次级谐振线圈110中流动的方向。在图5中，单元线圈111至114的缠绕方向是相同的，从而在接收或者传输电力期间电流在单元线圈111至114中流动的方向D1至D4是相同的。关于次级谐振线圈110的整体，电流能够由在方向D5上在一匝线圈中流动的电流来近似。
当电流在单元线圈111至114中在相同的方向上流动时，由单元线圈111至114产生的磁场的方向是相同的，并且由电流的频率被设置为次级谐振线圈110的谐振频率的、在单元线圈111至114中流动的电流形成近场。
图6是示意性地示出电流的频率被设置为次级谐振线圈110的谐振频率的电流在次级谐振线圈110中流动的情况的平面视图。
如在图6中所示，通过电流的频率等于谐振频率的、在次级谐振线圈110中流动的电流在次级谐振线圈110周围形成近场NF1。近场NF1包括在单元线圈111周围形成的单元近场UNF1、在单元线圈112周围形成的单元近场UNF2、在单元线圈113周围形成的单元近场UNF3，以及在单元线圈114周围形成的单元近场UNF4。图6所示的其中形成近场的区域仅仅以示意性方式示出其中近场强度高的区域。
图7是示意性地示出被安装在供电设备200中的线圈单元201的透视图。如在图7中所示，线圈单元201包括初级电磁感应线圈230，初级谐振线圈240，以及为初级谐振线圈240提供的电容器245。注意，在根据该实施例的使用电磁谐振的非接触供电系统中，初级电磁感应线圈230和次级电磁感应线圈120不是必需的。
初级谐振线圈240包括被布置成彼此相邻的多个单元线圈241、242、243和244。初级谐振线圈240和次级谐振线圈110被形成为具有基本相同的形状，并且初级谐振线圈240的谐振频率和次级谐振线圈110的谐振频率彼此相等。
初级谐振线圈240由被缠绕以形成单元线圈241至244的导线形成。单元线圈241至244中的每一个的匝数被设置为一，以减小初级谐振线圈240在竖直方向上的尺寸。
图8是示意性地示出初级谐振线圈240的平面视图。如在图8中所示，单元线圈241至244围绕假想中心线O2成环状地布置，从而关于假想中心线O2是旋转对称的。还是在图7和8所示的示例中，四个单元线圈241至244被对称地布置。单元线圈241至244还被布置在相同的假想平面中。
图8中的方向D6至D9示意性地示出在接收或者传输电力期间电流在初级谐振线圈240中流动的方向。在图9中，单元线圈241至244的缠绕方向是相同的，从而使得在接收或者传输电力期间电流在单元线圈241至244中流动的方向D6至D9是相同的。关于初级谐振线圈240的整体，电流能够由在方向D10上在一匝线圈中流动的电流来近似。
当电流在相同方向上在单元线圈241至244中流动时，由单元线圈241至244产生的磁场的方向是相同的。通过电流的频率被设置为初级谐振线圈240的谐振频率的、在单元线圈241至244中流动的电流来形成近场。
图9是示意性地示出电流的频率被设置为初级谐振线圈240的谐振频率的电流在初级谐振线圈240中流动的情况的平面视图。
如在图9中所示，电流的频率被设置为谐振频率的、在初级谐振线圈240中流动的电流在初级谐振线圈240周围形成近场NF2。近场NF2包括在单元线圈241周围形成的单元近场UNF5、在单元线圈242周围形成的单元近场UNF6、在单元线圈243周围形成的单元近场UNF7，以及在单元线圈244周围形成的单元近场UNF8。
图10是示意性地示出当车辆100的蓄电装置150被充电时在次级谐振线圈110和初级谐振线圈240之间的相对位置关系的透视图。
当蓄电装置150被充电时，车辆100在供电设备200上方停止，从而使得次级谐振线圈110位于初级谐振线圈240上方。
然后，电流的频率被设置为谐振频率的AC电流在初级谐振线圈240中流动并且形成如在图9中所示近场NF2。
图11是当从上面观察时近场NF2和次级谐振线圈110的示意性平面视图。在图11中，次级谐振线圈110和初级谐振线圈240在水平方向上相互不重合，即，这些线圈在“x”方向上相互偏移。
图12也是当从上面观察时近场NF2和次级谐振线圈110的示意性平面视图。在图12中，次级谐振线圈110和初级谐振线圈240在“x”方向和“y”方向这两个方向上相互偏移。
现在将参考对比示例给出即使当两个谐振线圈相互偏移时也能够利用根据实施例的线圈单元维持高充电效率的原因的说明。图13是示意性地示出作为对比示例的供电系统的平面视图。
根据对比示例的供电系统包括具有相同直径的圆形初级谐振线圈250和圆形次级谐振线圈251。如在图13中所示，使得电流的频率等于谐振频率的AC电流在初级谐振线圈250中流动，从而使得在初级谐振线圈250的周围形成近场NF3。初级谐振线圈250和次级谐振线圈251在图中的x方向上相互偏移。
首先，图11所示的次级谐振线圈110和图13所示的次级谐振线圈251相互进行比较。
关于图13所示的次级谐振线圈251和近场NF3的交叉点，在平面视图中，它们在两个点处相互交叉。在另一方面，关于图11所示的次级谐振线圈110和近场NF2的交叉点，显然存在至少三个交叉点。
另外，如在图12中所示，也在次级谐振线圈110不仅在“x”方向上而且还在“y”方向上偏移的情形中，关于次级谐振线圈110和近场NF2的交叉点，显然存在至少三个交叉点。
如上所述，利用根据实施例的线圈单元，即便次级谐振线圈和初级谐振线圈在水平平面中的方向上偏移时，次级谐振线圈穿过由初级谐振线圈形成的近场的部分的量，从而使得能够抑制电力接收效率的降低。结果，能够在对被安装在车辆上的蓄电装置充电时维持高效率。
在图11和12所示示例中，为了对被安装在车辆100上的蓄电装置150充电，具有谐振频率的电力被供应到初级谐振线圈240以形成近场NF2，经由该近场NF2使得次级谐振线圈110接收电力。
或者，为了向供电设备200供应被存储在蓄电装置150中的电力，可以使得具有谐振频率的AC电流在次级谐振线圈110中流动以形成近场NF1，并且可以经由近场NF1使得初级谐振线圈240接收电力。
也在此情形中，如在图11和12所示示例的情形中，即使当次级谐振线圈110和初级谐振线圈240彼此相对偏移时，次级谐振线圈110和近场NF1的交叉点的数目也至少为三。因此，能够在从蓄电装置150向供电设备200传输电力时维持高效率。
另外，虽然在图11和12所示示例的说明中，已经描述了包括多个单元线圈的谐振线圈被用作次级谐振线圈110和初级谐振线圈240中的每一个的示例，但是可以采用下述配置，其中仅仅次级谐振线圈110和初级谐振线圈240中的一个是包括多个单元线圈的谐振线圈。
图14是示意性地示出圆形谐振线圈被用作次级谐振线圈的示例的平面视图。在图14中，由链线代表的次级谐振线圈252是处于正常定位状态中的次级谐振线圈252，并且由实线代表的次级谐振线圈252是从当正常地完成定位时所到达的位置偏移的次级谐振线圈252。
如能够从图14所看到的，显然由实线代表的次级谐振线圈252和近场NF2的交叉点的数目至少为三。因此，能够理解，也在图14所示示例中，即使当谐振线圈彼此相对偏移时也能够以高水平维持电力接收效率和电力传输效率。
图15是用于获得在图1、10和12所示供电系统中的传输效率的模拟的结果的曲线图。图16是用于获得在图13所示供电系统中传输效率的模拟的结果的曲线图。
注意，图12所示的次级谐振线圈110的长度和宽度是L1，并且初级谐振线圈240和次级谐振线圈110具有相同的形状。例如，如果L1的值为大致1m，则图12所示的L2的值为大致为1mm。在图13中，次级谐振线圈251和初级谐振线圈250这两者的直径均为L1。
作为模拟软件，使用FEKO（由EMSoftware&Systems-S.A.（Pty）有限公司（EMSS-SA）生产的三维电磁模拟软件）。
在图15和16中，水平轴线指示在“x”方向上的位置偏差量“dx”，并且竖直轴线指示在“y”方向上的位置偏差量“dy”。如在图15和16中所示，在竖直方向（图10中的“z”方向）上在初级谐振线圈和次级谐振线圈之间的距离“dz”在两种情形中都是常数（例如0.2m）。在图13中的竖直方向上在初级谐振线圈250和次级谐振线圈251之间的距离和在图10和12中的竖直方向上在初级谐振线圈110和次级谐振线圈240之间的距离是相等的。
在图15和16中，区域R1是具有最高传输效率的区域，并且传输效率按照区域R2、区域R3、区域R4和区域R5的次序降低。如能够从图15和16所看到的，图15所示的区域R1的面积大于图16所示的区域R1的面积。
因此，能够理解，在当存在位置偏差时以高水平维持供电效率方面，图10和12所示的供电系统是优良的。
虽然已经描述了单元线圈的形状是圆形或者类似圆形的形状的示例，但是在以上示例说明中，单元线圈的形状不限于此。
例如，图17是示意性地示出次级谐振线圈110和初级谐振线圈240的修改的透视图。在图17所示示例中，次级谐振线圈110的单元线圈111至114具有矩形形状，并且初级谐振线圈240的单元线圈241至244也具有矩形形状。单元线圈111至114和241至244中的每一个具有其侧边具有相同长度的正方形形状。
图18是作为对比示例示意性地示出图13所示的供电系统的透视图。图19是示出图17所示的供电系统的传输效率的曲线图。图20是示出图18所示的供电系统的传输效率的曲线图。
图20所示的曲线图示出当图18所示的初级谐振线圈250和次级谐振线圈251的直径L1为1m并且在竖直方向上在初级谐振线圈250和次级谐振线圈251之间的距离dz为0.145m时的传输效率。
由于调节图17所示的长度L3，从而使得其中传输效率高的区域，诸如图19所示的区域R1和R2，以及其中传输效率高的区域，诸如图20所示的区域R1和R2，相互重合，所以通过将L3设置为0.8m而使得图19所示的其中传输效率高的区域与图20所示的其中传输效率高的区域重合。
其一侧的长度被设置为0.8m的次级谐振线圈110小于其在图18中所示的直径被设置为1m的次级谐振线圈251。以此方式，已经发现，如果传输效率相同，则当使用包括多个单元线圈的谐振线圈时，谐振线圈的尺寸减小。
图21是示意性地示出在车辆100中使用包括多个单元线圈的次级谐振线圈110并且圆形线圈被用作初级谐振线圈240的示例性实施例的示意图。
如在图21中所示，当包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆100上时，线圈单元100的尺寸减小并且确保了在车辆100中大的舱室空间。
另外，当在车辆100中使用包括多个单元线圈的次级谐振线圈110时，能够使用例如圆形线圈或者包括多个单元线圈的线圈作为在线圈单元201中安设的初级谐振线圈240，从而确保设计线圈单元201的高自由度。
图22是示意性地示出包括多个单元线圈的初级谐振线圈240被安设在线圈单元201中并且在车辆100上安装圆形线圈作为次级谐振线圈110的示例性实施例的示意图。
在图22所示示例中，能够通过使用圆形线圈作为次级谐振线圈110来减小次级谐振线圈110的重量。具体地，当圆形线圈被用作次级谐振线圈110时，支撑次级谐振线圈110的卷轴的结构被简化，从而能够减小线圈单元101的尺寸。当线圈单元101的尺寸减小时，确保了在车辆100中大的舱室空间。
图23是车辆的局部平面视图，示意性地示出在包括多个单元线圈的次级谐振线圈110被安装在车辆上的情形中所产生的状态。如在图23中所示，单元线圈111至114被布置成关于经过车辆100的横向中心并且沿着车辆100的纵向方向上延伸的假想中心线O3对称。在图23所示的状态中，次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向右偏移。
在图24所示的状态中，次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向左偏移。在图23所示的状态中次级谐振线圈110和近场NF2的交叉点和在图24所示的状态中次级谐振线圈110和近场NF2的交叉点是线对称的。因此，在图23所示的初级谐振线圈240和次级谐振线圈110之间的供电效率与在图24所示的初级谐振线圈240和次级谐振线圈110之间的供电效率彼此相等。
因此，能够抑制在次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向右偏移的情形和次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向左偏移的情形之间供电效率出现差异。
如在图25中所示，单元线圈111至114被布置成关于在车辆100的宽度方向上延伸的假想中心线O4对称。在图25所示的状态中，次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向后偏移。在图26所示的状态中，次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向前偏移。
单元线圈111至114被布置成关于假想中心线O4对称，从而在图25所示的次级谐振线圈110和初级谐振线圈240之间的供电效率与在图26所示的次级谐振线圈110和初级谐振线圈240之间的供电效率彼此相等。
因为如在图23到26中所示单元线圈111至114被布置成关于假想中心线O3和O4对称，所以在次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向右偏移的情形、次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向左偏移的情形、次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向前偏移的情形和次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240向后偏移的所有情形中，次级谐振线圈110和近场NF2相互重叠的模式都是相同的。
结果，无论次级谐振线圈110相对于初级谐振线圈240的偏移方向是向前、向后、向右或者向左中的哪一个，都能够抑制供电效率随着偏移方向而出现大的差异。
次级谐振线圈110被安装在车辆100上的模式不限于如在图23中所示的示例等。安装次级谐振线圈110的模式例如可以是如在图27中所示的模式。
在图27所示示例中，单元线圈111和单元线圈113在假想中心线O3上对齐，并且次级谐振线圈110和单元线圈114在假想中心线O4上对齐。如在图27中所示的模式使得无论倾斜偏移方向是右前、右后、左前或者左后中的哪一个都能够抑制供电效率随着偏移方向而出现大的差异。
应该理解在这里描述的实施例仅仅是示例而不是限制性的。本发明的范围不是由以上说明而是由权利要求确定的，并且意图是落入权利要求及其等价物的范围内的所有修改被包括在本发明的范围中。
本发明能够被应用于线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆和非接触供电系统。

Claims (12)

1.一种线圈单元(101)，其特征在于包括：
第二自谐振线圈(110)，所述第二自谐振线圈(110)由导线形成并且包括多个单元线圈(111至114)，所述多个单元线圈(111至114)被布置为在当沿着每一个单元线圈的轴向方向观察时并不相互重叠，并且每一个所述单元线圈(111至114)的匝数被设置为一，并且所述第二自谐振线圈(110)经由与和该第二自谐振线圈(110)间隔开的第一自谐振线圈(240)的电磁谐振，来执行向与所述第一自谐振线圈(240)传输电力和从所述第一自谐振线圈(240)接收电力中的至少一项，
其中，全部所述多个单元线圈(111至114)所形成的磁场的方向是相同的。
2.根据权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述单元线圈(111至114)被布置成彼此相邻。
3.根据权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述单元线圈(111至114)位于基本相同的平面中并且所述单元线圈(111至114)的轴线是基本平行的。
4.根据权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述单元线圈(111至114)被环状地布置。
5.根据权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述单元线圈(111至114)的数目为四，并且所述单元线圈(111至114)被布置成关于假想线是旋转对称的。
6.根据权利要求1所述的线圈单元，其中：
所述第一自谐振线圈(240)的谐振频率等于所述第二自谐振线圈(110)的谐振频率；
通过使得电流的频率被设置为所述谐振频率的电流在所述第一自谐振线圈(240)中流动，来在所述第一自谐振线圈(240)周围形成第一近场，其中所述第一自谐振线圈(240)被配置为能够执行向所述第二自谐振线圈(110)传输电力和从所述第二自谐振线圈(110)接收电力中的至少一项；
通过将所述第二自谐振线圈(110)安置在所述第一近场中，来使得所述第二自谐振线圈(110)能够从所述第一自谐振线圈(240)接收电力；
通过使得电流的频率被设置为所述谐振频率的电流在所述第二自谐振线圈(110)中流动，来使得所述第二自谐振线圈(110)能够在所述第二自谐振线圈(110)周围形成第二近场；并且
当将所述第一自谐振线圈(240)安置在所述第二近场中时，使得所述第二自谐振线圈(110)能够向所述第一自谐振线圈(240)传输电力。
7.一种非接触电力传输设备，其特征在于包括：
第一电磁感应线圈(120)，所述第一电磁感应线圈(120)从外部电源接收电力并且向所述第二自谐振线圈(110)传输电力；以及
根据权利要求1至6中任何一项所述的线圈单元(101)。
8.一种非接触电力接收设备，其特征在于包括：
根据权利要求1至6中任何一项所述的线圈单元(101)；以及
第二电磁感应线圈(120)，所述第二电磁感应线圈(120)从所述第二自谐振线圈(110)接收电力。
9.一种车辆，其特征在于包括：
根据权利要求8所述的非接触电力接收设备；以及
蓄电装置(150)，所述蓄电装置(150)从所述第二电磁感应线圈(120)接收电力。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，
所述单元线圈(111至114)被布置成关于经过所述车辆(100)的横向中心并且在所述车辆(100)的纵向方向上延伸的假想轴对称。
11.根据权利要求9或者10所述的车辆，其中，
所述单元线圈(111至114)被布置成关于在所述车辆(100)的宽度方向上延伸的假想轴对称。
12.一种非接触电力供给系统，其特征在于包括：
第一线圈单元(201)，所述第一线圈单元(201)包括具有多个第一单元线圈(241至244)的第一自谐振线圈(240)，其中，由所述第一单元线圈(241至244)形成的磁场的方向是相同的；以及
第二线圈单元(101)，所述第二线圈单元(101)包括具有多个第二单元线圈(111至114)的第二自谐振线圈(110)，所述第二自谐振线圈(110)由导线形成，所述多个第二单元线圈(111至114)被布置为在当沿着每一个单元线圈的轴向方向观察时并不相互重叠，并且每一个所述单元线圈(111至114)的匝数被设置为一，所述第二线圈单元(101)被配置为经由与所述第一自谐振线圈(240)的电磁谐振来执行向所述第一自谐振线圈(240)传输电力和从所述第一自谐振线圈(240)接收电力中的至少一项，
其中，全部所述多个第二单元线圈(111至114)所形成的磁场的方向是相同的。
CN201180036991.3A 2010-07-28 2011-07-20 线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统 Active CN103038089B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010169341A JP5530848B2 (ja) 2010-07-28 2010-07-28 コイルユニット、非接触電力送電装置、非接触電力受電装置、車両および非接触電力給電システム
JP2010-169341 2010-07-28
PCT/IB2011/001698 WO2012014038A2 (en) 2010-07-28 2011-07-20 Coil unit, non-contact power transmitting apparatus, non-contact power receiving apparatus, vehicle, and non-contact power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103038089A CN103038089A (zh) 2013-04-10
CN103038089B true CN103038089B (zh) 2016-07-06

Family

ID=44675620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180036991.3A Active CN103038089B (zh) 2010-07-28 2011-07-20 线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9142986B2 (zh)
EP (1) EP2598367B1 (zh)
JP (1) JP5530848B2 (zh)
CN (1) CN103038089B (zh)
WO (1) WO2012014038A2 (zh)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5718619B2 (ja) 2010-11-18 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 コイルユニット、非接触電力送電装置、車両および非接触電力給電システム
JP5710313B2 (ja) * 2011-02-25 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 共鳴コイル、送電装置、受電装置および電力送電システム
US20120319644A1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Chih-Kuei Hu Contactless charging system
US10286794B2 (en) 2012-05-09 2019-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle
JP5983281B2 (ja) * 2012-10-12 2016-08-31 Tdk株式会社 非接触給電システム
US10461582B2 (en) * 2014-03-31 2019-10-29 Qualcomm Incorporated Systems, apparatus, and methods for wireless power receiver coil configuration
US9533590B2 (en) * 2014-04-18 2017-01-03 Qualcomm Incorporated Base array network design for multiple vehicle pads
JP6248785B2 (ja) * 2014-04-25 2017-12-20 トヨタ自動車株式会社 送電装置および受電装置
JP6502056B2 (ja) * 2014-10-22 2019-04-17 日本圧着端子製造株式会社 電気的接続装置
KR101719040B1 (ko) 2014-11-13 2017-03-23 현대자동차주식회사 무선 충전 시스템
CN107343385B (zh) * 2015-01-26 2020-07-10 香港大学 用于全向无线功率输送的负载位置检测和功率控制的系统和方法
TWI614780B (zh) * 2015-12-21 2018-02-11 財團法人工業技術研究院 線圈組及無線傳能系統
TWI623951B (zh) * 2016-02-05 2018-05-11 台灣東電化股份有限公司 感應式與共振式雙用無線電力傳送端線圈
WO2017165549A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 The University Of Georgia Research Foundation, Inc. Wireless charging of electric vehicles
CH712752A1 (de) * 2016-07-28 2018-01-31 Wrh Walter Reist Holding Ag Rollkörper zur zeitweiligen Aufnahme von Waren oder Gütern zum Zwecke der Lagerung und/oder des Transports sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Rollkörpers.
KR101846715B1 (ko) * 2016-09-26 2018-04-10 연세대학교 산학협력단 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템
US11152151B2 (en) 2017-05-26 2021-10-19 Nucurrent, Inc. Crossover coil structure for wireless transmission
WO2019050933A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 University Of Florida Research Foundation TRANSFER OF WIRELESS ENERGY TO BIOMEDICAL IMPLANTS
KR102032619B1 (ko) * 2017-11-29 2019-10-15 연세대학교 산학협력단 다중 동시 충전을 위한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치
CN108565102B (zh) * 2018-03-28 2020-08-14 华为技术有限公司 线圈模组、无线充电发射装置、接收装置、系统和终端
US10950383B2 (en) * 2018-08-24 2021-03-16 Etherdyne Technologies, Inc. Large area power transmitter for wireless power transfer
US11283303B2 (en) 2020-07-24 2022-03-22 Nucurrent, Inc. Area-apportioned wireless power antenna for maximized charging volume
US11695302B2 (en) 2021-02-01 2023-07-04 Nucurrent, Inc. Segmented shielding for wide area wireless power transmitter
US11831176B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transfer systems with substantial uniformity over a large area
US11831177B2 (en) * 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmitter with internal repeater and enhanced uniformity
US11824371B2 (en) 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with internal repeater and repeater filter
US11862991B2 (en) 2021-11-03 2024-01-02 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with internal repeater and in-coil tuning
US11831175B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with antenna molecules
US11962337B2 (en) 2021-11-03 2024-04-16 Nucurrent, Inc. Communications demodulation in wireless power transmission system having an internal repeater
US11824373B2 (en) * 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with parallel coil molecule configuration
US11848566B2 (en) 2021-11-03 2023-12-19 Nucurrent, Inc. Dual communications demodulation of a wireless power transmission system having an internal repeater
US11824372B2 (en) 2021-11-03 2023-11-21 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with puzzled antenna molecules
US11831173B2 (en) 2021-11-03 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Wireless power transmission antenna with series coil molecule configuration
US11955819B2 (en) 2021-11-03 2024-04-09 Nucurrent, Inc. Communications modulation in wireless power receiver with multi-coil receiver antenna
US11862984B2 (en) 2021-11-03 2024-01-02 Nucurrent, Inc. Wireless power receiver with repeater for enhanced power harvesting

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054221A1 (ja) * 2007-10-25 2009-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 電動車両および車両用給電装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767270A (ja) 1993-08-26 1995-03-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 移動体の非接触給電装置における変位検出装置
US6176433B1 (en) 1997-05-15 2001-01-23 Hitachi, Ltd. Reader/writer having coil arrangements to restrain electromagnetic field intensity at a distance
JPH1132452A (ja) * 1997-05-15 1999-02-02 Hitachi Ltd リーダまたは／およびライタ装置
JP2003079597A (ja) 2001-09-17 2003-03-18 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Ｒｆ信号受信コイルおよび磁気共鳴撮像装置
US7211986B1 (en) * 2004-07-01 2007-05-01 Plantronics, Inc. Inductive charging system
US7825543B2 (en) * 2005-07-12 2010-11-02 Massachusetts Institute Of Technology Wireless energy transfer
US7907043B2 (en) 2005-11-30 2011-03-15 Ryutaro Mori Planar inductor
JP4844310B2 (ja) 2006-09-13 2011-12-28 株式会社日立製作所 高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置
US7880337B2 (en) * 2006-10-25 2011-02-01 Laszlo Farkas High power wireless resonant energy transfer system
CN201018296Y (zh) * 2007-02-13 2008-02-06 信昌机械厂股份有限公司 车用无线电能供应及接收装置
US8030888B2 (en) * 2007-08-13 2011-10-04 Pandya Ravi A Wireless charging system for vehicles
JP4743244B2 (ja) * 2008-09-18 2011-08-10 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置
JP5390818B2 (ja) 2008-09-19 2014-01-15 矢崎総業株式会社 ワイヤレス電力伝送装置の通信コイル構造
EP3059875B1 (en) * 2008-09-27 2019-01-30 WiTricity Corporation Wireless energy transfer systems
US8928276B2 (en) * 2008-09-27 2015-01-06 Witricity Corporation Integrated repeaters for cell phone applications
US8482158B2 (en) * 2008-09-27 2013-07-09 Witricity Corporation Wireless energy transfer using variable size resonators and system monitoring
US8674550B2 (en) * 2010-03-25 2014-03-18 General Electric Company Contactless power transfer system and method
JP2011205757A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Toyota Central R&D Labs Inc 電磁界共鳴電力伝送装置
JP5691458B2 (ja) * 2010-03-31 2015-04-01 日産自動車株式会社 非接触給電装置及び非接触給電方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054221A1 (ja) * 2007-10-25 2009-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 電動車両および車両用給電装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103038089A (zh) 2013-04-10
WO2012014038A3 (en) 2012-09-07
US9142986B2 (en) 2015-09-22
WO2012014038A2 (en) 2012-02-02
EP2598367A2 (en) 2013-06-05
JP2012034431A (ja) 2012-02-16
JP5530848B2 (ja) 2014-06-25
EP2598367B1 (en) 2017-03-22
US20130127411A1 (en) 2013-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103038089B (zh) 线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统
EP2642497B1 (en) Coil unit, non-contact electric power transmission apparatus, vehicle and non-contact power supply system
US20140191586A1 (en) Wireless power transmission apparatus, wireless power reception apparatus, and wireless power transmission and reception system
JP5139469B2 (ja) コイルユニットおよび非接触給電システム
CN103891099B (zh) 非接触受电装置、非接触输电装置和非接触输电受电系统
US8816537B2 (en) Contactless electric power receiving apparatus, contactless electric power transmitting apparatus, contactless electric power feeding system, and vehicle
JP5487944B2 (ja) 非接触給電装置
CN104025422B (zh) 非接触受电装置、非接触送电装置以及非接触送电受电系统
US20130009462A1 (en) Power-feed device
CN103620712A (zh) 送电装置、受电装置以及电力传输系统
EP2450920A1 (en) Coil unit, noncontact power receiving device, noncontact power feeding device, noncontact power feeding system, and vehicle
KR20140022921A (ko) 차량 및 전력 송수전 시스템
JP2009106136A (ja) 電動車両および車両用給電装置
KR20140005355A (ko) 차량, 전기 기기 및 전력 송수전 시스템
CN103370217B (zh) 车辆及外部供电装置
JP2015047046A (ja) 非接触電力伝送システム
JP2024081965A (ja) 受電装置及び非接触給電システム
JP2024061263A (ja) 地上給電装置
JP2024034850A (ja) 地上給電装置及び配線

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant