CN113809840A - 位置探测系统及无线电力传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下能够高精度地进行位置探测的位置探测系统。在位置探测系统中,发射天线及接收天线中的至少一方是具有卷绕第一导线而构成的第一卷绕部和卷绕第二导线而构成的第二卷绕部的多轴天线,所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是相互不同的两个方向,所述第一卷绕部和所述第二卷绕部相互电连接。
Description
技术领域
本公开涉及一种位置探测系统及无线电力传输系统。
背景技术
当前,进行用于通过无线进行向移动体的电力传输(供电)的无线输电装置及无线受电装置的开发。
作为基于无线的电力传输的方式,磁场共振方式为主流。在磁场共振方式中,在输电侧的装置中具备输电线圈,并且在受电侧的装置中具备受电线圈,通过无线从输电线圈向受电线圈进行电力传输。
为了高效地进行这样的基于无线的电力传输,在电力传输时需要使输电线圈的中心轴和受电线圈的中心轴高精度地匹配。另外,为了使它们的中心轴高精度地匹配,需要高精度地检测输电线圈和受电线圈的相对位置。
基于无线的电力传输系统中的位置探测通过例如LF(Low Frequency)频带的电波等的收发来进行。
另外,基于无线的电力传输系统中的位置探测使用发射侧的棒状天线及接收侧的棒状天线进行。作为棒状天线,有铁氧体棒状天线等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2016/209514号
发明内容
发明所要解决的问题
然而,原理上在接收侧的棒状天线上存在接收强度降低的被称为零点(或无效点)的区域。因此,在这样的区域存在发射侧的棒状天线的情况下,有时由于接收侧的棒状天线引起的接收强度的降低,位置探测的精度降低。
另外,例如,在为了缓和零点的影响而使用两根发射天线及四根接收天线的情况下,也有时产生多个接收天线的零点重叠的区域,位置探测的精度降低。
在专利文献1中公开了对电动车的无线供电确定无线电力发射机和无线电力接收机的相对位置的装置(参照专利文献1的摘要等。)。该装置具备多个感应线圈。各个感应线圈通过以两个频率振动的第一交流磁场和以至少一个频率振动的第二交流磁场生成各个电压信号。在该装置中,处理器基于来自各个感应线圈的电压信号来确定无线电力发射机和无线电力接收机的相对位置。
然而,在专利文献1所记载的天线中,3轴绕组分别独立,与对天线的零点使用多个棒状天线的结构相同,因此,由于在获取数据中包括接收强度降低的零点的数据,结果,有时位置探测的精度降低。
另外,以上对接收侧的天线进行了说明,但对于基于发射侧的天线的发射强度存在相同的情况。
本公开考虑这样的情况而提出,课题在于提供一种在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下能够高精度地进行位置探测的位置探测系统及无线电力传输系统。
用于解决问题的技术方案
本公开的一方案提供一种无线电力传输系统的位置探测系统,其通过无线从无线输电装置的输电线圈向无线受电装置的受电线圈传输电力,其中,具备:至少一个发射天线,其发送所述无线输电装置和所述无线受电装置中的一方所具备的电波;至少一个接收天线,其接收所述无线输电装置和所述无线受电装置中的另一方所具备的所述电波;电波探测部,其探测由所述接收天线接收的所述电波的强度;位置探测部,其基于由所述电波探测部探测到的所述强度来探测所述输电线圈和所述受电线圈的相对位置,所述发射天线及所述接收天线中的至少一方是具有卷绕第一导线而构成的第一卷绕部和卷绕第二导线而构成的第二卷绕部的多轴天线,所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是相互不同的两个方向,所述第一卷绕部和所述第二卷绕部相互电连接。
本公开的一方案是具备如上所述的位置探测系统的无线电力传输系统。
发明效果
根据本公开的位置探测系统及无线电力传输系统,在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下,能够高精度地进行位置探测。
附图说明
图1是表示一实施方式的无线电力传输系统的概略结构的图。
图2是表示一实施方式的发射天线及接收天线的配置的一例的图。
图3是表示一实施方式的发射天线的配置的另一例的图。
图4是表示一实施方式(第一实施方式)的多轴天线的概略结构的图。
图5是表示一实施方式(第一实施方式)的多轴天线中的折弯部的概略结构的图。
图6是表示一实施方式(第一实施方式)的变形例的多轴天线的概略结构的图。
图7是表示一实施方式(第二实施方式)的多轴天线的概略结构的图。
图8是表示一实施方式(第三实施方式)的多轴天线的概略结构的图。
图9是表示一实施方式(第四实施方式)的多轴天线的概略结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本公开的实施方式进行说明。
[无线电力传输系统]
在本实施方式中,为了便于说明,将基于无线的电力的传输称为无线电力传输进行说明。
另外,在本实施方式中,将传输与直流电力相应的电信号或与交流电力相应的电信号的导体称为传输路径进行说明。传输路径例如是印刷于基板上的导体。此外,传输路径也可以取代这样的导体而是导线等。导线是形成为线状的导体。
图1是表示一实施方式的无线电力传输系统1的概略结构的图。在图1中,为了便于说明,示出作为三维正交坐标轴的XYZ坐标轴。
在本实施方式中,Z轴的方向为高度方向,从Z轴的负朝向正方向相当于上方。
另外,在本实施方式中,地表为与XY平面平行的面。在本实施方式中,为了简化说明,将地表视为平面进行说明。
图2是表示一实施方式的发射天线51及接收天线31~34的配置的一例的图。在图2中,为了便于说明,示出与图1所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。
以下,参照图1及图2,对无线电力传输系统1的结构进行说明。
无线电力传输系统1具备无线输电装置10和无线受电装置20。
无线输电装置10具备转换电路11、输电电路12、输电线圈单元13、控制电路14、输电侧通信部15以及位置控制部40。另一方面,无线受电装置20具备受电线圈单元21、整流平滑电路22、保护电路23、控制电路24、受电侧通信部25以及通信控制部61。而且,无线受电装置20能够与负载Vload连接。在图1所示的例子中,无线受电装置20与负载Vload连接。此外,无线受电装置20也可以是具备负载Vload的结构。
在此,输电线圈单元例如也可以称为输电垫。另外,受电线圈单元例如也可以称为受电垫。
对无线输电装置10进行说明。
转换电路11例如是与外部的商用电源P连接,并将从商用电源P输入的交流电压转换成所希望的的直流电压的AC(Alternating Current)/DC(Direct Current)转换器。转换电路11与输电电路12连接。转换电路11将转换了该交流电压的直流电压向输电电路12供给。
此外,转换电路11只要对输电电路12输出直流电压,就可以是任何器件。例如,转换电路11可以是将对交流电压进行整流而转换成直流电压的整流平滑电路和进行功率因数改善的PFC(Power Factor Correction)电路组合的转换电路,可以是将该整流平滑电路和开关转换器等的开关电路组合的转换电路,也可以是对输电电路12输出直流电压的其它转换电路。
输电电路12将从转换电路11供给的直流电压转换成交流电压。例如,输电电路12具备由将多个开关元件桥接的开关电路构成的逆变器。输电电路12与输电线圈单元13连接。输电电路12将基于输电线圈单元13具备的输电侧共振电路的共振频率控制驱动频率的交流电压向输电线圈单元13供给。
输电线圈单元13例如具备输电线圈L1和LC共振电路作为输电侧共振电路,上述LC共振电路具备在图1中未图示的电容器。在该情况下,输电线圈单元13通过调整该电容器的静电电容,能够调整输电侧共振电路的共振频率。无线输电装置10使输电侧共振电路的共振频率与受电线圈单元21具备的受电侧共振电路的共振频率靠近(或一致),进行磁场共振方式的无线电力传输。该电容器例如可以由与输电线圈L1串联连接的电容器构成,也可以由与输电线圈L1串联连接的电容器和与输电线圈L1并联连接的电容器构成,也可以通过其它方案构成。
这样,输电线圈单元13的输电侧共振电路具备的电容器中的至少一个能够被电容器模块取代。其结果,该输电侧共振电路能够实现小型化、制造成本的抑制、配线结构的简化中的至少一个。
此外,输电线圈单元13也可以是取代LC共振电路而具备具备输电线圈L1的其它共振电路作为输电侧共振电路的结构。另外,输电线圈单元13也可以是除了输电侧共振电路之外,还具备其它电路和其它电路元件等的结构。另外,输电线圈单元13也可以是具备提高输电线圈L1和受电线圈L2之间的磁耦合的磁性体和抑制输电线圈L1产生的磁场向外部的泄漏的电磁屏蔽体(例如,金属板等)等的结构。即使在这些情况下,输电线圈单元13能够由电容器模块取代输电侧共振电路具备的电容器中的至少一个。
输电线圈L1是将由例如铜、铝等构成的利兹线卷绕成螺旋状的无线电力传输用线圈。本实施方式的输电线圈L1以与电动车EV的地板的下侧相向的方式设置于地面G上或埋设于地面G。以下,作为一例,对输电线圈L1(即,输电线圈单元13)与输电电路12一起设置于地面G上的情况进行说明。
控制电路14控制无线输电装置10。控制电路14控制输电侧通信部15,在和无线受电装置20之间收发各种信息。例如,控制电路14通过输电侧通信部15从无线受电装置20接收表示无线受电装置20接收的电力的电力信息。此外,可以取代该电力信息而使用表示电压的电压信息,或者也可以使用表示电流的电流信息。
另外,控制电路14基于经由输电侧通信部15从无线受电装置20接收的电力信息来控制输电电路12向输电线圈L1供给的交流电压。具体而言,控制电路14根据该电力信息计算向无线受电装置20输送的输电电力量。控制电路14根据算出的输电电力量控制输电电路12具备的逆变器的驱动频率、该逆变器的占空比等。由此,控制电路14控制输电电路12向输电线圈L1供给的交流电压。
即,控制电路14通过基于电力信息的反馈控制来调整输电电路12向输电线圈L1供给的交流电压。控制电路14例如进行PID控制作为用于调整该交流电压的反馈控制。此外,控制电路14也可以是进行PID控制以外的控制作为用于调整该交流电压的反馈控制的结构。
输电侧通信部15是通过无线通信、光通信、电磁感应、声音、振动等进行信号的收发的通信电路(或通信装置)。输电侧通信部15根据来自控制电路14的信号在和无线受电装置20之间收发各种信息。
之后描述位置控制部40及输电线圈单元13所具备的接收天线31~34。
此外,在图1中,从图示的方向观察,接收天线31~34中的接收天线33~34存在于背侧,省略图示。
在本实施方式中,无线电力传输系统1包括检测输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置的位置探测系统。在本实施方式中,位置探测系统包括通信控制部61及发射天线51、位置控制部40及接收天线31~34。
对无线受电装置20进行说明。
受电线圈单元21例如具备受电线圈L2和具备在图1中未图示的电容器的LC共振电路作为受电侧共振电路。在该情况下,受电线圈单元21通过调整该电容器的静电电容,能够调整受电侧共振电路的共振频率。无线受电装置20使受电侧共振电路的共振频率与输电侧共振电路的共振频率接近(或一致),进行磁场共振方式的无线电力传输。该电容器例如可以由与受电线圈L2串联连接的电容器构成,可以由与受电线圈L2串联连接的电容器和与受电线圈L2并联连接的电容器构成,也可以通过其它方案构成。
这样,受电线圈单元21的受电侧共振电路具备的电容器中的至少一个与输电线圈单元13的输电侧共振电路相同地、能够由电容器模块取代。其结果,该受电侧共振电路能够实现小型化、制造成本的抑制、配线结构的简化中的至少一个。
此外,受电线圈单元21也可以是取代LC共振电路而具备其它共振电路作为受电侧共振电路的结构,上述其它共振电路具备受电线圈L2。另外,受电线圈单元21也可以是除了受电侧共振电路之外还具备其它电路、其它电路元件等的结构。另外,受电线圈单元21也可以是具备提高输电线圈L1和受电线圈L2之间的磁耦合的磁性体和抑制受电线圈L2产生的磁场向外部的泄漏的电磁屏蔽体(例如,金属板等)等的结构。在这些情况下,受电线圈单元21也能够由电容器模块取代受电侧共振电路具备的电容器中的至少一个。
整流平滑电路22与受电线圈单元21连接,对从受电线圈L2供给的交流电压进行整流,转换成直流电压。整流平滑电路22能够与负载Vload连接。在图1所示的例子中,整流平滑电路22经由保护电路23与负载Vload连接。在整流平滑电路22与负载Vload连接的情况下,整流平滑电路22将转换了的直流电力向负载Vload供给。此外,在无线受电装置20中,整流平滑电路22可以是在与负载Vload连接的情况下取代保护电路23而经由充电电路与负载Vload连接的结构,也可以是除了保护电路23之外还经由充电电路与负载Vload连接的结构。
在此,负载Vload在与整流平滑电路22连接的情况下,从整流平滑电路22供给直流电压。例如,负载Vload是搭载于电动车EV的蓄电池、搭载于电动车EV的电动机等。负载Vload是等效电阻值根据电力的需要状态(储存状态或消耗状态)而随时间变化的电阻负载。此外,在无线受电装置20中,负载Vload也可以取代该蓄电池、该电动机等而是被供给从整流平滑电路22供给的直流电压的其它负载。
保护电路23在无线受电装置20的状态成为意外的大小的电压或电流可能供给至负载Vload的状态(例如,过电压状态)的情况下,抑制由于向负载Vload供给该电压或该电流而产生不良,保护负载Vload。例如,保护电路23具备使受电线圈L2的端子之间短路的开关元件。保护电路23根据来自控制电路24的驱动信号将该开关元件的状态在接通和切断之间切换。此外,无线受电装置20也可以是不具备保护电路23的结构。
控制电路24控制无线受电装置20。控制电路24控制受电侧通信部25,在和无线输电装置10之间收发各种信息。例如,控制电路24通过受电侧通信部25将表示无线受电装置20接收的电力的电力信息向无线输电装置10发送。
另外,控制电路24在无线受电装置20的状态成为意外的大小的电压或电流可能供给至负载Vload的状态的情况下,向保护电路23输出驱动信号,保护负载Vload。
受电侧通信部25是通过无线通信、光通信、电磁感应、声音、振动等进行信号的收发的通信电路(或通信装置)。受电侧通信部25根据来自控制电路24的信号在和无线输电装置10之间收发各种信息。
之后描述通信控制部61及受电线圈单元21所具备的发射天线51。
在本实施方式中,在无线电力传输系统1中,通过无线电力传输将电力从无线输电装置10向无线受电装置20传输。更具体而言,在无线电力传输系统1中,通过无线电力传输将电力从无线输电装置10具备的输电线圈L1向无线受电装置20具备的受电线圈L2传输。无线电力传输系统1例如使用磁场共振方式进行无线电力传输。此外,无线电力传输系统1也可以是取代磁场共振方式而使用其它方式进行无线电力传输的结构。
在本实施方式中,作为一例,示出无线电力传输系统1如图1所示应用于对搭载于电动车EV的蓄电池(二次电池)进行基于无线电力传输的充电的系统的情况。电动车EV是通过充进蓄电池的电力驱动电动机而行驶的电动车辆(移动体)。在图1所示的例子中,无线电力传输系统1具备设置于充电设备侧的地面G的无线输电装置10和搭载于电动车EV的无线受电装置20。此外,无线电力传输系统1也可以取代应用于该系统的结构,而是应用于其它装置、其它系统等的结构。
在此,在基于磁场共振方式的无线电力传输中,无线电力传输系统1使无线输电装置10具备的未图示的输电侧共振电路(在图1所示的例子中备置于输电线圈单元13。)和无线受电装置20具备的未图示的受电侧共振电路(在图1所示的例子中备置于受电线圈单元21。)之间的共振频率接近(或使该共振频率一致),将共振频率附近的高频电流及电压向输电线圈单元13施加,通过无线向电磁共振(谐振)的受电线圈单元21传输(供给)电力。
因此,本实施方式的无线电力传输系统1不进行与充电电缆的连接,能够通过无线将从充电设备侧供给的电力向电动车EV传输,同时对搭载于电动车EV的蓄电池进行基于无线电力传输的充电。
[无线电力传输系统的位置探测系统]
参照图2,对发射天线51及接收天线31~34的配置的一例进行说明。
在图2中示出输电线圈L1及接收天线31~34、受电线圈L2及发射天线51。
在本例中,输电线圈L1的面为与XY平面平行的面(或,大致平行的面)。
输电线圈L1的面为相对于与穿过该面的中心的X轴平行的线轴对称的形状。同样地,输电线圈L1的面为相对于与穿过该面的中心的Y轴平行的线轴对称的形状。
在图2中示出以与Z轴平行的视线观察时输电线圈L1和受电线圈L2不重复的状态。这样的状态例如是电动车EV所具备的受电线圈L2到达输电线圈L1的上方之前的状态或者电动车EV所具备的受电线圈L2从输电线圈L1的上方移动后的状态。
四个接收天线31~34分别以规定的间隔配置于输电线圈单元13及输电线圈L1的周缘。更具体而言,四个接收天线31~34分别配置于输电线圈L1的面具有的四个角各自的附近。另外,四个接收天线31~34配置于输电线圈L1的面的内侧。四个接收天线31~34例如也可以配置于输电线圈单元13的框体的缘。
这样,在本实施方式中,四个接收天线31~34在包围输电线圈L1的面的中心的区域沿着以该中心为中心轴的旋转方向以规定的间隔配置。
另外,作为另一结构例,也可以取代发射天线51及接收天线31~34分别配置于受电线圈单元21及输电线圈单元13,而将发射天线51及接收天线31~34中的一方或双方配置于其它地方。在本实施方式的情况下,例如,发射天线51也可以配置于电动车EV的车身上,接收天线31~34也可以配置于地面上。在这样的配置中,也能够设为输电线圈L1和接收天线31~34的相对位置关系确定且受电线圈L2和发射天线51的相对位置关系确定的结构。
在本实施方式中,多个即四个接收天线31~34分别配置于不同的位置。
在这样的配置中,能够通过利用多个接收天线31~34中的每一个接收从发射天线51发射的信号时的多个电波的强度的组合来确定发射天线51和接收天线31~34的相对位置关系。另外,通过确定输电线圈L1和接收天线31~34的相对位置关系并确定受电线圈L2和发射天线51的相对位置关系,能够确定输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置关系。
四个接收天线31~34以相对于与穿过输电线圈L1的面的中心的X轴平行的线轴对称的位置及姿势配置。同样地,四个接收天线31~34以相对于与穿过输电线圈L1的面的中心的Y轴平行的线轴对称的位置及姿势配置。
在本实施方式中,四个接收天线31~34分别是后述的多轴天线,是具有相同结构的天线。
在本例中,接收天线31~34全部在与输电线圈L1的面(线圈面)平行的面内以成为相对于XYZ坐标轴相同的姿势的方式配置。
此外,多个接收天线31~34的相对位置关系也可以根据各种配置条件来确定。
在此,通常相邻的接收天线31~34彼此的距离大的一方容易把握发射天线51和接收天线31~34的相对位置。在本实施方式中,例如,通过在输电线圈单元13的四个角配置各个接收天线31~34,确保扩大相邻的接收天线31~34彼此的距离。
在此,作为另一结构例,也可以使用至少一个接收天线在与输电线圈L1的面(线圈面)平行的面内以成为相对于XYZ坐标轴不同的姿势的方式配置的结构。
此外,在本例中,受电线圈L2的面为与XY平面平行的面(或大致平行的面)。
受电线圈L2的面为相对于与穿过该面的中心的X轴平行的线轴对称的形状。同样地,受电线圈L2的面为相对于与穿过该面的中心的Y轴平行的线轴对称的形状。
在本例中,受电线圈L2的面比输电线圈L1的面小,在两者的中心对齐且重叠的情况下是可包括于输电线圈L1的面的尺寸。
一个发射天线51配置于受电线圈L2的面的中心(或该中心的附近)。
在本实施方式中,发射天线51是后述的多轴天线。
在本例中,发射天线51在与受电线圈L2的面(线圈面)平行的面内以成为相对于XYZ坐标轴与接收天线31~34相同的姿势的方式配置。此外,作为另一结构例,发射天线51也可以使用以其它姿势配置的结构。
参照图1及图2,对位置探测的处理进行说明。
通信控制部61从发射天线51发射电波。在此,该电波的频率及强度等也可以任意,例如,能够通过接收天线31~34接收该电波即可。作为该电波的频率,LF频带的频率是优选的一例,但也可以是其它频率。另外,该电波的波形也可以任意,例如也可以使用正弦波的波形等。
通信控制部61也可以进行例如电波信号的振荡、该电波信号的放大等。
此外,在本实施方式中,通信控制部61与控制电路24分体,但作为另一结构例,通信控制部61也可以与控制电路24一体构成。另外,例如,通信控制部61和发射天线51也可以一体构成。
在本实施方式中,实质上,发射天线51对接收天线31~34发射电波。
各个接收天线31~34接收从发射天线51发射的电波。而且,各个接收天线31~34经由有线的线路将接收的电波的信号(电波信号)向位置控制部40发射。
位置控制部40具备电波探测部41、位置探测部42以及存储部43。
电波探测部41接收从各个接收天线31~34发射到位置控制部40的电波信号,基于该电波信号,探测(检测)由各个接收天线31~34接收到的电波的强度。
此外,电波探测部41也可以对从各个接收天线31~34接收的电波信号进行例如放大等。
位置探测部42基于由电波探测部41检测到的、从各个接收天线31~34接收的电波信号的强度探测(检测)输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置。
在此,在本实施方式中,输电线圈L1和接收天线31~34的相对位置固定,受电线圈L2和发射天线51的相对位置固定。由此,只要把握了接收天线31~34和发射天线51的相对位置,就可以把握输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置。
在本实施方式中,从各个接收天线31~34接收的电波信号的强度与输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置的关系被预先测定等而获取。
存储部43能够存储各种信息,在本实施方式中,存储表示从各个接收天线31~34接收的电波信号的强度与输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置的关系的信息。
而且,位置探测部42参照存储于存储部43的表示该关系的信息,基于由电波探测部41检测到的、由各个接收天线31~34接收的电波信号的强度检测输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置。
作为另一例,位置探测部42也可以通过基于由电波探测部41检测到的、从各个接收天线31~34接收的电波信号的强度运算规定的数学式来检测输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置。在该情况下,例如,该数学式的信息也可以存储于存储部43。
在此,在本实施方式中,示出位置探测部42基于存储于存储部43的信息检测输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置的情况,但作为另一结构例,位置探测部42也可以经由互联网等网络参照存储于无线输电装置10的外部的服务器等的信息,基于该信息检测输电线圈L1和受电线圈L2的相对位置。
此外,在本实施方式中,位置控制部40与控制电路14分体,但作为另一结构例,位置控制部40也可以与控制电路14一体构成。另外,例如,位置控制部40和接收天线31~34也可以一体构成。
在此,在本实施方式中,在发射天线51和接收天线31~34中使用相同结构的多轴天线,但作为另一结构例,也可以在发射天线51和接收天线31~34中使用不同结构的多轴天线。
[发射天线及接收天线进行的信息的通信]
也可以在发射天线51和接收天线31~34之间进行任意的信息的通信。
在本实施方式中,无线受电装置20也可以使用发射天线51控制发射脉冲数或发射脉冲宽度并发送自装置(无线受电装置20)的固有信息。在该情况下,无线输电装置10使用接收天线31~34接收该固有信息。
此外,发射脉冲数的控制或发射脉冲宽度的控制例如也可以进行任意一方。
作为另一结构例,在无线输电装置10中具备发射天线的情况下,无线输电装置10也可以使用发射天线控制发射脉冲数或发射脉冲宽度并发送自装置(无线输电装置10)的固有信息。在该情况下,无线受电装置20使用接收天线31~34接收该固有信息。
此外,发射脉冲数的控制或发射脉冲宽度的控制例如也可以进行任意一方。
在此,也可以使用各种信息作为从无线受电装置20或无线输电装置10中的一装置向另一装置发送的固有信息。也可以使用例如识别自装置(该一装置)的ID(例如,设备ID)、与具备自装置(该一装置)的车辆有关的车高等信息、与无线电力传输有关的电力规格的信息,或者自装置(该一装置)中的线圈的形状或线圈的设置位置等信息等中的一个以上作为该固有信息。
此外,在从一装置向另一装置发送固有信息的结构中,对于在该另一装置中与该一装置的识别信息(例如,设备ID)相关联地存储的信息,例如,也可以不从该一装置向该另一装置发送。在该情况下,在该另一装置中,能够基于从该一装置接收到的识别信息确定该信息。
在此,在该一装置中具备多个发射天线的情况下,例如,也可以使用这些多个发射天线中的一个以上的一部分发射天线进行信息的通信。
另外,在该另一装置中具备多个接收天线的情况下,例如,也可以使用这些多个接收天线中的一个以上的一部分接收天线进行信息的通信。
[发射天线的配置的另一例]
图3是表示一实施方式的发射天线201~202的配置的另一例的图。在图3中,为了便于说明,示出与图1所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。在图3中示出输电线圈L1及四个接收天线31~34、受电线圈L2及两个发射天线201~202。
在此,输电线圈L1及四个接收天线31~34的结构与使用图1及图2说明的结构相同,标注相同的符号。
在本例中,使用受电线圈L2及两个发射天线201~202取代图1及图2所示的受电线圈L2及一个发射天线51。
在图3中示出以与Z轴平行的视线观察时输电线圈L1和受电线圈L2不重复的状态。这样的状态例如是电动车EV所具备的受电线圈L2到达输电线圈L1的上方之前的状态或者电动车EV所具备的受电线圈L2从输电线圈L1的上方移动后的状态。
对发射天线201~202进行说明。
在本例中,在受电线圈单元(受电线圈单元21的另一例)中具备两个发射天线201~202。
在本例中,以与Z轴平行的视线观察时,两个发射天线201~202分别配置于受电线圈单元的对置的两个边中的每一个。
在图3的例子中,以与Z轴平行的视线观察时,两个发射天线201~202分别配置于受电线圈单元具有的与Y轴平行的两个边中的每一个。
在本实施方式中,发射天线201~202分别是后述的多轴天线,是具有相同结构的天线。
在本例中,发射天线201~202全部在与受电线圈L2的面(线圈面)平行的面内以成为相对于XYZ坐标轴相同的姿势的方式配置。
此外,多个发射天线201~202的相对位置关系也可以根据各种配置条件来确定。
在本例中,以具备发射天线201~202的该边的方向(与Y轴平行的方向)与将电动车EV的前方和后方连结的方向一致的方式在电动车EV上配置受电线圈单元。
在此,在本实施方式中,在发射天线201~202和接收天线31~34中使用相同结构的多轴天线,但作为另一结构例,也可以在发射天线201~202和接收天线31~34中使用不同结构的多轴天线。
[多轴天线]
以下,对实施方式的多轴天线进行说明。
(第一实施方式)
图4是表示一实施方式(第一实施方式)的多轴天线401的概略结构的图。
在图4中,为了便于说明,示出与图1~图3所示的坐标轴相同的三维正交坐标轴即XYZ坐标轴。
在本实施方式中,与图1~图3的例子相同地,为了便于说明,将Z轴的方向设为上下方向,将Z轴的正方向设为上方向,将Z轴的负方向设为下方向。另外,在本实施方式中,为了便于说明,将Y轴的方向设为左右方向,将Y轴的正方向设为左方向,将Y轴的负方向设为右方向。另外,在本实施方式中,为了便于说明,将X轴的方向设为进深方向,将X轴的正方向设为里方向,将X轴的负方向设为跟前的方向。
多轴天线401具备芯部M1和导体A1。
在本实施方式中,芯部M1具备磁芯和绝缘部件。该绝缘部件覆盖该磁芯。在此,芯部M1也可以是不具备绝缘部件的结构。
此外,作为另一结构例,芯部M1也可以是树脂部件等绕线架。另外,在本实施方式中,将芯部M1设为物体(磁芯及绝缘部件)进行说明,但芯部M1也可以是空芯(空气芯),即,也可以在没有磁芯等物体的空间中具备导体A1。
芯部M1具有立方体的形状。在图4的例子中,该立方体具有的六个面中相互对置的两个面是与YZ平面平行的面,相互对置的其它两个面是与XZ平面平行的面,相互对置的两个面是与XY平面平行的面。
在本实施方式中,构成芯部M1的磁芯是立方体的形状,绝缘部件是覆盖该立方体的周围的形状。
在本实施方式中,为了便于说明,将从芯部M1的中心朝向各个面的方向设为从内部向外部的方向,将从芯部M1的各个面朝向中心的方向设为从外部向内部的方向进行说明。
另外,磁芯(在本实施方式中,芯部M1的构成要素)例如可以由一个磁性体构成,或者也可以由多个磁性体构成。
在磁芯由多个磁性体构成的情况下,各个磁性体的形状(包括尺寸。)也可以是任意的形状,例如,所以的磁性体可以具有相同形状,或者,一部分磁性体也可以具有不同形状。
在磁芯M1使用多个磁性体构成的情况下,例如,这些多个磁性体也可以朝向重力方向层叠。如后述,在本实施方式中,因为重力方向的磁场的检测的优先级低,所以这样的层叠的方向是优选的一例。即,优选的是,优先级高的磁场的方向(磁通流动的方向)是与存在磁性体中断的部位的多个磁性体的层叠方向不同的方向。例如,也可以使用层叠方向的厚度薄的磁性体作为层叠的多个磁性体。
在本实施方式中,导体A1是具有线状的形状的导线。作为具体例,导体A1是漆包线。
导体A1以规定的形状从始点411卷绕到终点412。
在此,在本实施方式中,为了便于说明,对导体A1从始点411卷绕到终点412的情况进行说明,但只要最终的形状相同,也可以以任意方式加工导体A1。
在此,导体A1例如使用金属线构成。而且,就导体A1而言,至少相互重合的金属部分彼此绝缘。作为具体例,作为构成导体A1的金属线,也可以使用将该金属线绝缘包覆的绝缘包覆导体,也有可以由此将导体A1整体绝缘。在使用绝缘包覆导体作为构成导体A1的金属线的情况下,也可以以相邻的绝缘包覆导体彼此相接的方式卷绕。此外,在本实施方式中,绝缘包覆导体彼此相接是指绝缘包覆导体的导体部分不相接而绝缘部分彼此相接。
另外,在本实施方式中,作为优选的方案,在多轴天线401中,在芯部M1的磁芯和导体A1之间具备绝缘部件。例如,即使在导体A1是绝缘包覆导体时,也优选在磁芯的周围具备绝缘部件,即使在该绝缘包覆导体的一部分包覆剥落的情况下,也能够保持绝缘的状态。
这样,在多轴天线401中,作为优选的一例,也可以如本实施方式这样具备覆盖磁芯的外表面的绝缘部件。作为该绝缘部件,优选例如使用覆盖磁芯整体的绝缘部件,但作为另一结构例,也可以使用覆盖磁芯的一部分的绝缘部件。
通常,构成绕组的导体A1和磁性体(在本实施方式中为芯部M1的磁芯)优选不直接接触。
在图4的例子中,为了便于说明,将导体A1概略地区别成第一导线431、第二导线432以及第三导线433进行说明,但在图4所示的状态下,它们成为一体。第一导线431、第二导线432以及第三导线433相互电连接。此外,第一导线431、第二导线432以及第三导线433例如可以按照第一导线431、第二导线432、第三导线433的顺序串联连接,或者也可以按照其它顺序连接。
同样地,在图4的例子中,为了便于说明,将卷绕导体A1而构成的卷绕部区别成卷绕第一导线431而构成的第一卷绕部451、卷绕第二导线432而构成的第二卷绕部452、以及卷绕第三导线433而构成的第三卷绕部453进行说明,但在图4所示的状态下,它们成为一体。第一卷绕部451、第二卷绕部452以及第三卷绕部453相互电连接。此外,第一卷绕部451、第二卷绕部452以及第三卷绕部453例如可以按照第一卷绕部451、第二卷绕部452、第三卷绕部453的顺序串联连接,或者也可以按照其它顺序连接。
这样,在本实施方式中,有时为了便于说明,区别成第一导线431、第二导线432以及第三导线433进行说明,但在图4所示的状态下,它们成为一体,没有特别的它们的划分点。同样地,在本实施方式中,有时为了便于说明,区别成第一卷绕部451、第二卷绕部452以及第三卷绕部453进行说明,但在图4所示的状态下,它们成为一体,没有特别的它们的划分点。
此外,在本实施方式中,第一卷绕部451的第一导线431、第二卷绕部452的第二导线432以及第三卷绕部453的第三导线433由一根线连续地相连,但作为另一结构例,也可以是在它们中的一个以上的线分体构成后与其它线电连接。另外,也可以是,使用将两个以上的分体的线电连接而构成的线作为它们中的一个以上的线中的每一个。
第一卷绕部451的第一导线431、第二卷绕部452的第二导线432及第三卷绕部453的第三导线433卷绕于芯部M1的周围。
另外,在如本实施方式这样在多轴天线401中具备覆盖磁芯的外表面的绝缘部件的情况下,第一卷绕部451、第二卷绕部452及第三卷绕部453经由绝缘部件卷绕于磁芯。
第一卷绕部451是第一优先的部分,是从始点411最初卷绕第一导线431的部分。
第一卷绕部451是以与X轴平行的轴且穿过芯部M1的中心的轴(图4的例子中的第一卷绕轴)为中心沿着处于该轴的周围的芯部M1的四个面卷绕第一导线431的部分。
第二卷绕部452是第二优先的部分,是在第一卷绕部451后卷绕第二导线432的部分。
第二卷绕部452是以与Y轴平行的轴且穿过芯部M1的中心的轴(图4的例子中的第二卷绕轴)为中心沿着处于该轴的周围的芯部M1的四个面卷绕第二导线432的部分。
第三卷绕部453是第三优先的部分,是在第二卷绕部452后卷绕第三导线433的部分,与终点412相连。
第三卷绕部453是以与Z轴平行的轴(与重力方向平行的轴)且穿过芯部M1的中心的轴(图4的例子中的第三卷绕轴)为中心沿着处于该轴的周围的芯部M1的四个面卷绕第三导线433的部分。
在此,在第一卷绕部451中,以等间隔多次卷绕第一导线431。该等间隔在一部分或全部中也可以是大致等间隔。
第一卷绕部451的最后的部分的第一导线431从第一卷绕部451的卷绕的方向向第二卷绕部452的卷绕的方向变更,与第二卷绕部452的最初的部分的第二导线432连接。
在第二卷绕部452中,以等间隔多次卷绕第二导线432。该等间隔在一部分或全部中也可以是大致等间隔。
第二卷绕部452的最后的部分的第二导线432从第二卷绕部452的卷绕的方向向第三卷绕部453的卷绕的方向变更,与第三卷绕部453的最初的部分的第三导线433连接。
在第三卷绕部453中,以等间隔多次卷绕第三导线433。该等间隔在一部分或全部中也可以是大致等间隔。
此外,在多轴天线401中,例如,也可以对第一卷绕部451、第二卷绕部452及第三卷绕部453中的一个以上设置用于卷绕导体A1的引导件,使用该引导件卷绕导体A1。另外,也可以对第一卷绕部451、第二卷绕部452及第三卷绕部453各自的一部分设置这样的引导件。
在此,第一卷绕部451的第一卷绕轴的轴向和第二卷绕部452的第二卷绕轴的轴向是交叉的不同的两个方向。在本实施方式中,这两个方向相互正交。另外,这两个方向是与重力方向正交的方向。此外,也可以取代正交而使用大致正交。
另外,第三卷绕部453的第三卷绕轴的轴向是与第一卷绕部451的第一卷绕轴的轴向及第二卷绕部452的第二卷绕轴的轴向交叉的不同的方向。另外,第三卷绕部453的第三卷绕轴的轴向是与重力方向平行的方向。在本实施方式中,这三个方向相互正交。即,第三卷绕部453的第三卷绕轴的轴向与第一卷绕部451的第一卷绕轴的轴向及第二卷绕部452的第二卷绕轴的轴向垂直。此外,也可以取代正交(或垂直)而使用大致正交(或大致垂直)。
这样,第一卷绕部451的第一卷绕轴的轴向、第二卷绕部452的第二卷绕轴的轴向以及第三卷绕部453的第三卷绕轴的轴向是交叉的不同的三个方向,且相互交叉。
此外,在本实施方式中,示出第一卷绕部451的第一卷绕轴的轴向、第二卷绕部452的第二卷绕轴的轴向以及第三卷绕部453的第三卷绕轴的轴向相互交叉的结构,但作为另一结构例,可以使用这三个轴向中的任意一个轴向不与其它两个轴向交叉的结构,或者也可以使用这三个轴向都不相互交叉的结构。在此,在本实施方式中,一卷绕部的卷绕轴的轴向和其它卷绕部的卷绕轴的轴向不交叉是指该一卷绕部的中心和该其它卷绕部的中心偏离。
作为导体A1的卷绕方式的一例,有如下卷绕方式等:将导体A1沿第一方向卷绕五次,之后,以90度改变方向,沿第二方向卷绕五次,之后,以90度改变方向,沿第三方向卷绕五次。这些卷绕数分别也可以是其它数。
作为导体A1的卷绕方式的另一例,有如下卷绕方式等:将导体A1沿第一方向卷绕三根,之后,改变方向,在沿第二及第三方向卷绕后,沿第一方向卷绕两根。这些卷绕数分别也可以是其它数。
此外,在第一卷绕部451、第二卷绕部452及第三卷绕部453中的每一个中,导体A1在相同位置重叠卷绕的次数也可以是任意的,例如可以是卷绕一重的部分,可以是卷绕二重的部分,或者也可以是卷绕三重以上的多重的部分。
第一卷绕部451的第一导线431和第三卷绕部453的第三导线433具有相互重合的部分(第一部分)。而且,该部分从多轴天线401的中心朝向外侧以第一卷绕部451的第一导线431、第三卷绕部453的第三导线433的顺序配置。
由于第一卷绕部451的第一导线431配置于比第三卷绕部453的第三导线433靠内部,从而第一卷绕部451的第一导线431形成的天线的特性比第三卷绕部453的第三导线433形成的天线特性高。这样,在本实施方式中,第一卷绕部451形成的天线的特性比第三卷绕部453形成的天线的特性优先。
此外,根据导体A1的整体卷绕方式等,这样的配置例如也可以应用于第一卷绕部451及第三卷绕部453的整体中的一部分(例如,大部分),其它部分使用不同的结构。
在此,通常,如果在磁芯和导体A1之间产生空隙,则与没有该空隙或比其小的情况相比,由产生了该空隙的导体A1的部分构成的卷绕部的天线灵敏度减小。因此,优选在应该优先的卷绕部和磁芯之间以仅可能不产生空隙的方式卷绕于靠磁芯的内侧的位置,例如,优选在应该优先的卷绕部的内侧没有其它导体(或即使有也少)。
第二卷绕部452的第二导线432和第三卷绕部453的第三导线433具有相互重合的部分(第二部分)。而且,该部分从多轴天线401的中心朝向外侧以第二卷绕部452的第二导线432、第三卷绕部453的第三导线433的顺序配置。
由于第二卷绕部452的第二导线432配置于比第三卷绕部453的第三导线433靠内部,从而第二卷绕部452的第二导线432形成的天线的特性比第三卷绕部453的第三导线433形成的天线的特性高。这样,在本实施方式中,第二卷绕部452形成的天线的特性比第三卷绕部453形成的天线的特性优先。
此外,根据导体A1的整体卷绕方式等,这样的配置例如也可以应用于第二卷绕部452及第三卷绕部453的整体中的一部分(例如,大部分),其它部分使用不同的结构。
第一卷绕部451的第一导线431和第二卷绕部452的第二导线432具有相互重合的部分(第三部分)。而且,该部分从多轴天线401的中心朝向外侧以第一卷绕部451的第一导线431、第二卷绕部452的第二导线432的顺序配置。
由于第一卷绕部451的第一导线431配置于比第二卷绕部452的第二导线432靠内部,从而第一卷绕部451的第一导线431形成的天线的特性比第二卷绕部452的第二导线432形成的天线的特性高。这样,在本实施方式中,第一卷绕部451形成的天线的特性比第二卷绕部452形成的天线的特性优先。
此外,根据导体A1的整体卷绕方式等,这样的配置例如也可以应用于第一卷绕部451及第二卷绕部452的整体中的一部分(例如,大部分),其它部分使用不同的结构。
在此,在图4的例子中,示出了设置于芯部M1的六个面中的三个面的导体A1的外观,但其它三个面的外观也概略地相同。
图5是表示一实施方式(第一实施方式)的多轴天线401中的折弯部471的概略结构的图。
在图5中,为了便于说明,以不同的方向表示与图4相同的XYZ坐标轴。
在图5的例子中,示出第一卷绕部451的最后的部分的第一导线431和第二卷绕部452的最初的部分的第二导线432连接的部分中的折弯部471。
在此,在图5的例子中,为了使图示简易,对第三卷绕部453省略图示。
此外,对于第二卷绕部452的最后的部分的第二导线432和第三卷绕部453的最初的部分的第三导线433连接的部分中的折弯部,例如,XYZ坐标轴的方向不同,但也进行与图5所示的折弯部471相同的折弯。
在折弯部471中,从第一导线431以与X轴平行的轴为中心卷绕的方向折弯第一导线431,使得第二导线432以与Y轴平行的轴为中心卷绕。
在图5的例子中,第一导线431在向Y轴的负方向卷绕后,以向Y轴的正方向稍微返回的方式卷绕,之后,通过向X轴的正方向卷绕设为第二导线432的卷绕方向。即,通过将第一导线431的卷绕方向变更90度设为第二导线432的卷绕方向。此外,该90度也可以是大致90度。
这样,在图5的例子中,导体A1沿第一方向卷绕,从稍微过度的地方稍微返回,之后,以90度改变方向,沿第二方向卷绕。由此,在导体A1在第二方向上卷绕时,成为从芯部M1的外部朝向内部覆盖按压第一个卷绕部分的结构。
通过这样的结构,在折弯部471,在从第一导线431的卷绕方向向第二导线432的卷绕方向变更的部位,第二导线432的最初的部分从芯部M1的外部向内部按压第一导线431的最后的部分。由此,在多轴天线401中,能够使导体A1的形状的维持可靠。
在此,图5所示的折弯部471为一例,不限于图5的例子,也可以使用将导体A1从第一导线431的卷绕方向向第二导线432的卷绕方向变更并卷绕的任意的方案。
如上,在本实施方式的多轴天线401中,具有相互交叉的多个卷绕轴的卷绕部(第一卷绕部451、第二卷绕部452及第三卷绕部453),作为这些多个卷绕部的整体,能够降低零点的影响(优选消除零点),使天线的特性良好。
〈多轴天线向位置探测系统中的天线的应用〉
多轴天线401例如可以用作发射天线,或者也可以用作接收天线。
另外,多轴天线401例如构成为LF频带的天线。
在将多轴天线401用作发射天线的情况下,在多轴天线401的导体A1的始点411和终点412连接有交流电源。即,通过从交流电源供给的电力,电流从导体A1的始点411向终点412流通。由此,从多轴天线401产生磁场,通过该磁场,能够向接收天线赋予该磁场。通过该磁场进行的通信例如可以是使用单一的频率的通信,或者也可以是使用多个频率(连续的频带或离散的频率)的通信。
在将多轴天线401用作接收天线的情况下,通过从发射天线产生的磁场,电流在多轴天线401的导体A1的始点411和终点412之间流通。通过该磁场进行的通信例如可以是使用单一的频率的通信,或者也可以是使用多个频率(连续的频带或离散的频率)的通信。
具体而言,在图2的例子中,使用与多轴天线401相同的多轴天线作为发射天线51及四个接收天线31~34的所有天线。
此外,作为另一结构例,在图2的例子中,也可以使用与多轴天线401相同的多轴天线作为发射天线51及四个接收天线31~34中的一个以上的一部分天线。例如,四个接收天线31~34也可以全部使用与多轴天线401相同的多轴天线。
另外,具体而言,在图3的例子中,使用与多轴天线401相同的多轴天线作为两个发射天线201、202及四个接收天线31~34的所有天线。
此外,作为另一结构例,在图3的例子中,也可以使用与多轴天线401相同的多轴天线作为两个发射天线201、202及四个接收天线31~34中的一个以上的一部分天线。例如,两个发射天线201、202也可以全部使用与多轴天线401相同的多轴天线。例如,四个接收天线31~34也可以全部使用与多轴天线401相同的多轴天线。
这样,在位置探测系统中具备多个天线的情况下,例如,优选应用与多轴天线401相同的多轴天线的天线的数量多,作为一例,优选与多轴天线401相同的多轴天线应用于所有天线的结构。
此外,在位置探测系统中具备多个天线的情况下,例如,不应用与多轴天线401相同的多轴天线的天线也可以使用棒状天线等任意的天线。
另外,在使用与多轴天线401相同的多轴天线作为图2或者图3所示的天线的情况下,优选如本实施方式这样图4所示的XYZ坐标轴和图2或者图3所示的XYZ坐标轴对齐的配置。
即,以和与车辆(在本实施方式中为电动车EV)的前进方向平行的方向(与Y轴平行的方向)垂直且不是重力方向(与Z轴平行的方向)的方向(与X轴平行的方向)的轴(第一卷绕轴)为中心卷绕的第一卷绕部451最优先,将发射天线和接收天线的无线通信高效化。
另外,在本实施方式中,以第一卷绕轴以外的轴且不是重力方向(与Z轴平行的方向)的方向(与Y轴平行的方向)的轴(第二卷绕轴)为中心卷绕的第二卷绕部452第二优先。
在本实施方式中,作为用作发射天线或接收天线的多轴天线的配置的方案,与多轴天线401相同的多轴天线的卷绕部的卷绕轴的轴向与车辆的前进方向正交且与重力方向正交的第一卷绕部451最优先。
在此,对在本实施方式中第一卷绕部451最优先的理由进行说明。
即,在本实施方式的无线电力传输系统1的位置探测系统中,与需要由电动车EV构成的车辆的宽度方向的位置探测的距离相比,需要该车辆的前进方向的位置探测的距离较长,因此,期望确保该车辆的前进方向上的电波的强度。因此,在该位置探测系统中,通过使卷绕部的卷绕轴的轴向与车辆的前进方向正交且与重力方向正交的第一卷绕部451优先的结构,能够确保增强沿该车辆的前进方向传播的电波,且该结构有效。其在例如本实施方式的电动车EV以外的其它车辆的无线电力传输系统的位置探测系统中也相同。
此外,在位置探测系统中具备多个天线,且使用与多轴天线401相同的多轴天线作为这些多个天线中的两个以上的天线的情况下,将这些两个以上的天线配置为多轴天线的卷绕方式向相同的结构是优选的一例。
这样,在位置探测系统的发射侧或接收侧具备多个多轴天线的情况下,优选这些多个多轴天线的配置的方向一致的结构。其中,在这些多个多轴天线中的一部分配置与其它配置不同的情况下,在位置探测系统中,例如,通过设定与各个多轴天线的配置的方法相应的信息(例如,运算式等),也能够进行位置的探测(例如,使用运算式的位置的计算等)。
另外,在位置探测系统中进行位置的探测时,在对多轴天线的卷绕方式向确定成为基准的卷绕方式向的情况下,以成为与成为基准的卷绕方式向相同的卷绕方式向的方式配置多轴天线。即,通过配置于位置探测系统的多轴天线实现的探测结果和成为基准的卷绕方式向的多轴天线实现的探测结果的比较,在进行位置的探测的情况下,优选多轴天线的卷绕方式向与成为基准的卷绕方式向一致。
此外,在本实施方式的多轴天线401的结构中,因为第一卷绕部451、第二卷绕部452以及第三卷绕部453概略地为对称结构,所以在应用于发射天线或者接收天线的情况下,也可以使用相对于图4的例子对称的配置。
另外,在位置探测系统中具备多个天线,且使用多轴天线作为这些多个天线中的两个以上的天线的情况下,优选对这两个以上的天线使用具有相同结构的多轴天线,但作为另一结构例,也可以包括具有不同结构的多轴天线。
作为具体例,在无线电力传输系统1中,具备多个发射天线。而且,多个发射天线在与无线输电装置10的输电线圈L1和无线受电装置20的受电线圈L2中具备发射天线的一方的线圈的面(线圈面)平行的面内相互分离配置。另外,这些多个发射天线是多轴天线(在本实施方式中为与多轴天线401相同的多轴天线),导线的卷绕方向彼此相同。
在此,在本实施方式中,卷绕导体而构成的线圈的线圈面是在该线圈的卷绕轴的轴向的两端中的每一端由该导线和开口部确定的假想的面。该开口部表示由该导线包围的内侧的部分,另外,该线圈的卷绕轴的轴向的两端表示在该轴向上存在该导线的两个端。此外,在现实的线圈中卷绕的导体的配置可能从理想的配置偏离,在该情况下,也可以将该线圈的线圈面适当地理解为从理想的面偏离的面。
作为具体例,在无线电力传输系统1中,具备多个接收天线。而且,多个接收天线在与无线输电装置10的输电线圈L1和无线受电装置20的受电线圈L2中具备接收天线的一方的线圈的面(线圈面)平行的面内相互分离配置。另外,这些多个接收天线是多轴天线(在本实施方式中为与多轴天线401相同的多轴天线),导线的卷绕方向彼此相同。
如上,在本实施方式的多轴天线401中,在芯部M1相对于多个不同的轴卷绕有导体A1,整体上成为接近非定向的天线。而且,在本实施方式的多轴天线401中,在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下,应用于这些多个天线中的一个以上。
因此,在本实施方式的多轴天线401中,在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下,能够高精度地进行位置探测。
例如,在本实施方式的多轴天线401中,与单轴的天线相比,能够缓和零点的影响,也可以不使用通过开关切换多个天线的结构,能够使位置探测的精度良好。
在本实施方式的多轴天线401中,例如是在芯部M1相对于多个不同的轴卷绕有导体A1的结构,能够将整体的天线的体积抑制为较小。
在本实施方式的无线电力传输系统1中的位置探测系统中,在通过无线从无线输电装置10的输电线圈L1向无线受电装置20的受电线圈L2传输电力时,使用一个以上的多轴天线(与多轴天线401相同的多轴天线)作为发射天线和接收天线中的一方或双方,进行输电侧和受电侧的相对位置的探测。
因此,在本实施方式的无线电力传输系统1中的位置探测系统中,在使用发射侧的天线和接收侧的天线进行位置探测的情况下,通过使用多轴天线,能够抑制发射侧的天线引起的送信强度的降低或者接收侧的天线引起的接收强度的降低。
在此,在本实施方式中,示出了在无线输电装置10中具备接收天线,在无线受电装置20中具备发射天线的结构,但作为另一结构例,也可以是,在无线输电装置10中具备发射天线,在无线受电装置20中具备接收天线。另外,作为另一结构例,也可以实施应用了这双方的结构的无线输电装置及无线受电装置。
在位置探测系统中,发射天线可以具备一个,或者也可以具备两个以上。
在位置探测系统中,接收天线可以具备一个,或者也可以具备两个以上。
〈变形例〉
图6是表示一实施方式(第一实施方式)的变形例的多轴天线501的概略结构的图。
在图6中,为了便于说明,示出与图4所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。
在图6中,示出构成多轴天线501的芯部M2及导体A2。导体A2由卷绕有第一导线531的第一卷绕部551、卷绕有第二导线532的第二卷绕部552、及卷绕有第三导线533的第三卷绕部553构成。
另外,导体A1从始点511卷绕到终点512。
在此,变形例的多轴天线501的结构与图4所示的多轴天线401的结构相比,以始点511和终点512配置于芯部M2的相同面的方式卷绕导体A2的点不同,其它点相同。
即,在变形例的多轴天线501中,从始点511开始以第一卷绕部551、第二卷绕部552、第三卷绕部553的顺序卷绕导体A2,但最后,再次在第一卷绕部551卷绕导体A2,到达终点512。
这样,在多轴天线501中,导体A2也可以设为如下结构:从第一方向开始卷绕,开始卷绕的开始的前端和结束卷绕的结束的前端配置于相同面。
变形例的多轴天线501例如在以导体A2的始点511和终点512的连接点(例如,发射侧的线或接收侧的线)为相同的面等的方式设置于接近的地方的情况下特别有效。
(第二实施方式)
图7是表示一实施方式(第二实施方式)的多轴天线601的概略结构的图。
在图7中,为了便于说明,示出与图4所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。
在图7中,示出构成多轴天线601的芯部M3及导体A3。导体A3由卷绕有第一导线631的第一卷绕部651和卷绕有第二导线632的第二卷绕部652构成。
另外,导体A3从始点611卷绕到终点612。
在此,多轴天线601的结构与图4所示的多轴天线401的结构相比,在不具备优先级最低的第三卷绕部(在图4的例子中为第三卷绕部453)的点上不同,其它点相同。
如上,在本实施方式的多轴天线601中,具有相互交叉的多个卷绕轴的卷绕部(第一卷绕部651及第二卷绕部652),作为这些多个卷绕部的整体,能够减少零点的影响(优选消除零点),使天线的特性良好。
(第三实施方式)
图8是表示一实施方式(第三实施方式)的多轴天线701的概略结构的图。
在图8中,为了便于说明,示出与图4所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。
在图8中,示出构成多轴天线701的芯部M11及导体A11。
导体A11由卷绕有第一导线731的第一卷绕部751、卷绕有第二导线732的第二卷绕部752、以及卷绕有第三导线733的第三卷绕部753构成。
另外,导体A11从始点711卷绕到终点712。
在此,多轴天线701的结构与图4所示的多轴天线401的结构相比,芯部M11的形状不同,卷绕导体A11的形状不同,其它点相同。
芯部M11具有圆柱的形状。在图8的例子中,芯部M11的两个圆状的面为与XY平面平行的面,圆柱的高度方向为与Z轴平行的方向。
第一卷绕部751遍及两个圆状的面和圆柱的侧面卷绕。
第二卷绕部752遍及两个圆状的面和圆柱的侧面卷绕。第三卷绕部753沿圆柱的侧面的周向卷绕。
在此,第一卷绕部751卷绕成大致矩形状,第二卷绕部752卷绕成大致矩形状,第三卷绕部753卷绕成圆状。
如上,在本实施方式的多轴天线701中,具有相互交叉的多个卷绕轴的卷绕部(第一卷绕部751、第二卷绕部752及第三卷绕部753),作为这些多个卷绕部的整体,能够减少零点的影响(优选消除零点),使天线的特性良好。
(第四实施方式)
图9是表示一实施方式(第四实施方式)的多轴天线801的概略结构的图。
在图9中,为了便于说明,示出与图8所示的坐标轴相同的XYZ坐标轴。
在图9中,示出构成多轴天线801的芯部M12及导体A12。
导体A12由卷绕有第一导线831的第一卷绕部851和卷绕有第二导线832的第二卷绕部852构成。
另外,导体A12从始点811卷绕到终点812。
在此,多轴天线801的结构与图8所示的多轴天线701的结构相比,在不具备优先级最低的第三卷绕部(在图8的例子中为第三卷绕部753)的点上不同,其它点相同。
如上,在本实施方式的多轴天线801中,具有相互交叉的多个卷绕轴的卷绕部(第一卷绕部851及第二卷绕部852),作为这些多个卷绕部的整体,能够减少零点的影响(优选消除零点),使天线的特性良好。
(关于以上的实施方式)
在以上的实施方式中,示出了使用立方体的形状及圆柱的形状作为多轴天线的芯部的形状(例如,磁芯或者绕线架等形状)的情况,但也可以使用其它形状。例如,也可以使用立方体以外的长方体的形状、其它多面体的形状或者球体的形状等作为多轴天线的芯部的形状。
〈结构例〉
作为一结构例,一种通过无线从无线输电装置(在图1的例子中为无线输电装置10)的输电线圈(在图1的例子中为输电线圈L1)向无线受电装置(在图1的例子中为无线受电装置20)的受电线圈(在图1的例子中为受电线圈L2)传输电力的无线电力传输系统(在图1的例子中为无线电力传输系统1)的位置探测系统,设为如下结构。
位置探测系统具备发送无线输电装置和无线受电装置中的一方所具备的电波的至少一个发射天线(在图1~图2的例子中为发射天线51,在图3的例子中为发射天线201~202)、接收无线输电装置和无线受电装置中的另一方所具备的电波的至少一个接收天线(在图1~图3的例子中为接收天线31~34)、探测由接收天线接收的电波的强度的电波探测部(在图1的例子中为电波探测部41)、以及基于由电波探测部探测到的强度来探测输电线圈和受电线圈的相对位置的位置探测部(在图1的例子中为位置探测部42)。
发射天线及接收天线中的至少一方是多轴天线(在图4~图9的例子中为多轴天线401、501、601、701、801),上述多轴天线具有卷绕第一导线(在图4~图9的例子中为第一导线431、531、631、731、831)而构成的第一卷绕部(在图4~图9的例子中为第一卷绕部451、551、651、751、851)和卷绕第二导线(在图4~图9的例子中为第二导线432、532、632、732、832)而构成的第二卷绕部(在图4~图9的例子中为第二卷绕部452、552、652、752、852)。
第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是相互不同的两个方向。
第一卷绕部和第二卷绕部相互电连接。
作为一结构例,在位置探测系统中,多轴天线具有磁芯(在图4~图9的例子中为芯部M1~M3、M11~M12的构成要素)。第一卷绕部的第一导线及第二卷绕部的第二导线卷绕于磁芯的周围。
作为一结构例,在位置探测系统中,还具备覆盖磁芯的外表面的绝缘部件(在图4~图9的例子中为芯部M1~M3、M11~M12的构成要素)。第一卷绕部及第二卷绕部经由绝缘部件卷绕于磁芯。
作为一结构例,在位置探测系统中,磁芯由多个磁性体构成。
作为一结构例,在位置探测系统中,第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与重力方向正交的方向。
作为一结构例,在位置探测系统中,设为如下的结构。
多轴天线还具备卷绕第三导线(在图4~图9的例子中为第三导线433、533、733)而构成的第三卷绕部(在图4~图9的例子中为第三卷绕部453、553、753)。
第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向、第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向、以及第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向是相互不同的三个方向。
第一卷绕部、第二卷绕部以及第三卷绕部相互电连接。
作为一结构例,在位置探测系统中,第一卷绕部的第一导线和第三卷绕部的第三导线具有相互重合的第一部分。第二卷绕部的第二导线和第三卷绕部的第三导线具有相互重合的第二部分。第一部分从多轴天线的中心朝向外侧以第一卷绕部的第一导线、第三卷绕部的第三导线的顺序配置。第二部分从多轴天线的中心朝向外侧以第二卷绕部的第二导线、第三卷绕部的第三导线的顺序配置。
作为一结构例,在位置探测系统中,多轴天线具有磁芯,第一卷绕部的第一导线、第二卷绕部的第二导线及第三卷绕部的第三导线卷绕于磁芯的周围。
作为一结构例,在位置探测系统中,还具备覆盖磁芯的外表面的绝缘部件,第一卷绕部、第二卷绕部及第三卷绕部经由绝缘部件卷绕于磁芯。
作为一结构例,在位置探测系统中,在具有第一卷绕部、第二卷绕部以及第三卷绕部的多轴天线中,磁芯由多个磁性体构成。
作为一结构例,在位置探测系统中,多个磁性体朝向重力方向层叠。
作为一结构例,在位置探测系统中,第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与重力方向正交的方向,第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向与重力方向平行。
作为一结构例,在位置探测系统中,第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向与重力方向平行。
作为一结构例,在位置探测系统中,第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与重力方向正交的方向。
作为一结构例,在位置探测系统中,设为如下的结构。
位置探测系统具备多个发射天线。多个发射天线在与无线输电装置的输电线圈和无线受电装置的受电线圈中具备发射天线的一方的线圈的面平行的面内相互分离配置。
作为一结构例,在位置探测系统中,多个发射天线是多轴天线,导线的卷绕方向彼此相同。
作为一结构例,在位置探测系统中,设为如下的结构。
位置探测系统具备多个接收天线。多个接收天线在与无线输电装置的输电线圈和无线受电装置的受电线圈中具备接收天线的一方的线圈的面平行的面内相互分离配置。
作为一结构例,在位置探测系统中,多个接收天线是多轴天线,导线的卷绕方向彼此相同。
作为一结构例,在位置探测系统中,发射天线控制发射脉冲数或发射脉冲宽度,发送无线输电装置或无线受电装置的固有信息。
作为一结构例,是具备如上的位置探测系统的无线电力传输系统。
此外,也可以将用于实现以上说明的无线输电装置10或无线受电装置20等任意的装置中的任意的结构部的功能的程序记录于计算机可读取的记录介质中,并将该程序读入计算机系统来执行。此外,此处所说的“计算机系统”包括操作系统或者周边设备等硬件。另外,“计算机可读取的记录介质”是指软盘、磁光盘、ROM、CD(Compact Disc)-ROM(ReadOnly Memory)等便携介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。而且“计算机可读取的记录介质”包括像经由互联网等网络或者电话线路等通信线路发送程序时的服务器或者成为客户的计算机系统内部的易失性存储器那样将程序保持一定时间的介质。该易失性存储器例如也可以是RAM(Random Access Memory)。记录介质例如也可以是非暂时性记录介质。
另外,上述的程序也可以从将该程序存储于存储装置等的计算机系统经由传输介质,或者通过传输介质中的传输波向其它计算机系统传输。在此,传输程序的“传输介质”是指具有像互联网等网络或者电话线路等通信线路这样传输信息的功能的介质。
另外,上述的程序也可以用于实现上述的功能的一部分。而且,上述的程序能够由和已将上述的功能记录于计算机系统的程序的组合来实现,也可以是所谓补丁软件。也可以将补丁软件称为补丁程序。
另外,以上说明的无线输电装置10或无线受电装置20等任意的装置中的任意的结构部的功能也可以通过处理器实现。例如,实施方式中的各处理也可以通过基于程序等信息动作的处理器和存储程序等信息的计算机可读取的记录介质来实现。在此,就处理器而言,例如,各部的功能可以由个别的硬件实现,或者各部的功能也可以由一体的硬件来实现。例如,也可以是,处理器包括硬件,该硬件包括处理数字信号的电路及处理模拟信号的电路中的至少一方。例如,处理器也可以使用安装于电路基板的一个或多个电路装置或者一个或多个电路元件中的一方或双方而构成。也可以使用IC(Integrated Circuit)等作为电路装置,也可以使用电阻或者电容器等作为电路元件。
在此,处理器例如也可以是CPU。其中,处理器不限于CPU,也可以使用像例如GPU(Graphics Processing Unit)或者DSP(Digital Signal Processor)等这样的各种处理器。另外,处理器例如也可以是基于ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)的硬件电路。另外,处理器例如可以由多个CPU构成,或者也可以由多个基于ASIC的硬件电路构成。另外,处理器例如也可以由多个CPU和多个基于ASIC的硬件电路的组合构成。另外,处理器例如也可以包括处理模拟信号的放大器电路或者滤波器电路等中的一个以上。
以上,参照附图详述了本公开的实施方式,但具体的结构不限于该实施方式,也包括不脱离本公开的主旨的范围的设置等。
符号说明
1 无线电力传输系统
10 无线输电装置
11 转换电路
12 输电电路
13 输电线圈单元
14 控制电路
15 输电侧通信部
20 无线受电装置
21 受电线圈单元
22 整流平滑电路
23 保护电路
24 控制电路
25 受电侧通信部
31~34 接收天线
40 位置控制部
41 电波探测部
42 位置探测部
43 存储部
51、201~202 发射天线
101 区域
401、501、601、701、801 多轴天线
411、511、611、711、811 始点
412、512、612、712、812 终点
431、531、631、731、831 第一导线
432、532、632、732、832 第二导线
433、533、733 第三导线
451、551、651、751、851 第一卷绕部
452、552、652、752、852 第二卷绕部
453、553、753 第三卷绕部
471 折弯部
A1~A3、A11~A12 导体
M1~M3、M11~M12 芯部
G 地面
L1 输电线圈
L2 受电线圈
P 商用电源
EV 电动车
Vload 负载。
Claims (20)
1.一种无线电力传输系统的位置探测系统,其通过无线从无线输电装置的输电线圈向无线受电装置的受电线圈传输电力,其中,具备:
至少一个发射天线,其发送所述无线输电装置和所述无线受电装置中的一方所具备的电波;
至少一个接收天线,其接收所述无线输电装置和所述无线受电装置中的另一方所具备的所述电波;
电波探测部,其探测由所述接收天线接收的所述电波的强度;
位置探测部,其基于由所述电波探测部探测到的所述强度来探测所述输电线圈和所述受电线圈的相对位置,
所述发射天线及所述接收天线中的至少一方是具有卷绕第一导线而构成的第一卷绕部和卷绕第二导线而构成的第二卷绕部的多轴天线,
所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是相互不同的两个方向,
所述第一卷绕部和所述第二卷绕部相互电连接。
2.根据权利要求1所述的位置探测系统,其中,
所述多轴天线具有磁芯,
所述第一卷绕部的所述第一导线及所述第二卷绕部的所述第二导线卷绕于所述磁芯的周围。
3.根据权利要求2所述的位置探测系统,其中,
还具备覆盖所述磁芯的外表面的绝缘部件,
所述第一卷绕部及所述第二卷绕部经由所述绝缘部件卷绕于所述磁芯。
4.根据权利要求2或3所述的位置探测系统,其中,
所述磁芯由多个磁性体构成。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的位置探测系统,其中,
所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与重力方向正交的方向。
6.根据权利要求1所述的位置探测系统,其中,
所述多轴天线还具备卷绕第三导线而构成的第三卷绕部,
所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向、所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向、以及所述第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向是相互不同的三个方向,
所述第一卷绕部、所述第二卷绕部以及所述第三卷绕部相互电连接。
7.根据权利要求6所述的位置探测系统,其中,
所述第一卷绕部的所述第一导线和所述第三卷绕部的所述第三导线具有相互重合的第一部分,
所述第二卷绕部的所述第二导线和所述第三卷绕部的所述第三导线具有相互重合的第二部分,
所述第一部分从所述多轴天线的中心朝向外侧依次配置有所述第一卷绕部的所述第一导线和所述第三卷绕部的所述第三导线,
所述第二部分从所述多轴天线的中心朝向外侧依次配置有所述第二卷绕部的所述第二导线和所述第三卷绕部的所述第三导线。
8.根据权利要求6或7所述的位置探测系统,其中,
所述多轴天线具有磁芯,
所述第一卷绕部的所述第一导线、所述第二卷绕部的所述第二导线及所述第三卷绕部的所述第三导线卷绕于所述磁芯的周围。
9.根据权利要求8所述的位置探测系统,其中,
还具备覆盖所述磁芯的外表面的绝缘部件,
所述第一卷绕部、所述第二卷绕部及所述第三卷绕部经由所述绝缘部件卷绕于所述磁芯。
10.根据权利要求8或9所述的位置探测系统,其中,
所述磁芯由多个磁性体构成。
11.根据权利要求10所述的位置探测系统,其中,
所述多个所述磁性体朝向重力方向层叠。
12.根据权利要求11所述的位置探测系统,其中,
所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与所述重力方向正交的方向,
所述第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向与所述重力方向平行。
13.根据权利要求6~10中任一项所述的位置探测系统,其中,
所述第三卷绕部的第三卷绕轴的轴向与重力方向平行。
14.根据权利要求13所述的位置探测系统,其中,
所述第一卷绕部的第一卷绕轴的轴向和所述第二卷绕部的第二卷绕轴的轴向是与所述重力方向正交的方向。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的位置探测系统,其中,
具备多个所述发射天线,
所述多个所述发射天线在与所述无线输电装置的所述输电线圈和所述无线受电装置的所述受电线圈中具备所述发射天线的一方的线圈的面平行的面内相互分离配置。
16.根据权利要求15所述的位置探测系统,其中,
所述多个所述发射天线是所述多轴天线,导线的卷绕方向彼此相同。
17.根据权利要求1~14中任一项所述的位置探测系统,其中,
具备多个所述接收天线,
所述多个所述接收天线在与所述无线输电装置的所述输电线圈和所述无线受电装置的所述受电线圈中具备所述接收天线的一方的线圈的面平行的面内相互分离配置。
18.根据权利要求17所述的位置探测系统,其中,
所述多个所述接收天线是所述多轴天线,导线的卷绕方向彼此相同。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的位置探测系统,其中,
所述发射天线控制发射脉冲数或发射脉冲宽度,发送所述无线输电装置或所述无线受电装置的固有信息。
20.一种无线电力传输系统,其具备权利要求1~19中任一项所述的位置探测系统。
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