JP2010068657A - ワイヤレス電力送信装置及び共鳴周波数調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】給電装置より出力される電力を非接触で電気自動車のバッテリに充電する際に、共鳴コイルの共鳴周波数と交流電力の周波数を一致させて電力の伝送効率を向上させる。
【解決手段】交流電力の周波数をスイープさせて第１共鳴コイル７４の共鳴周波数（ｆ１）を求め、且つ、第２共鳴コイル８１の共鳴周波数（ｆ２）を求める。そして、キャリア発振器７１より出力される交流電力の周波数を、各共鳴周波数の中間周波数である（ｆ１＋ｆ２）／２とする。これにより、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数を調整するという簡単な操作で、電力の伝送効率を向上させることができる。
【選択図】図２
【解決手段】交流電力の周波数をスイープさせて第１共鳴コイル７４の共鳴周波数（ｆ１）を求め、且つ、第２共鳴コイル８１の共鳴周波数（ｆ２）を求める。そして、キャリア発振器７１より出力される交流電力の周波数を、各共鳴周波数の中間周波数である（ｆ１＋ｆ２）／２とする。これにより、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数を調整するという簡単な操作で、電力の伝送効率を向上させることができる。
【選択図】図２
Description
本発明は、共鳴現象を利用して第１共鳴コイルから第２共鳴コイルに、非接触で交流電力を送信するワイヤレス電力送信装置及び共鳴周波数調整方法に係り、特に、各共鳴コイルの共鳴周波数を最適に設定して、送信効率を向上する技術に関する。
例えば、プラグ接続を必要とせず非接触で電気自動車のバッテリに電力を充電する電力充電システムとして、特開２００６−７４８６８号公報（特許文献１）に記載されているものが知られている。該特許文献１に記載された充電システムでは、電磁誘導による非接触の充電方式を採用して、バッテリ充電用の電力を車両に供給してバッテリを充電することができるので、プラグ接続等の操作を必要とせずに簡易にバッテリへの充電を行うことができる。
また、電磁誘導方式以外の非接触充電方式として、共鳴現象を利用したものが知られている。この共鳴現象を利用した充電方式では、給電側に第１共鳴コイルを設け、充電側に第２共鳴コイルを設ける。そして、バッテリ充電時には、第１共鳴コイルと第２共鳴コイルを対向させた状態で第１共鳴コイルに交流電力を供給すことにより、第１共鳴コイルと第２共鳴コイルとの間に共鳴が発生し、交流電力が第２共鳴コイルに伝達される。
このような共鳴現象を利用した充電方式では、第１共鳴コイルの共鳴周波数（ｆ１）と、第２共鳴コイルの共鳴周波数（ｆ２）を一致させ、更にこれらの共鳴周波数ｆ１，ｆ２を共に、交流電力の周波数と一致させることが、電力の伝送効率を向上させる上で必須の条件となる。
特開２００６−７４８６８号公報
上述したように、従来におけるワイヤレス電力送信装置では、第１共鳴コイルと第２共鳴コイルを用い、共鳴現象を利用して交流電力を給電側から充電側に送信する充電方式が採用されているが、このような充電方式では、各共鳴コイルの共鳴周波数が一致しない場合には、交流電力の伝送効率が低下し、大きなエネルギー損失が発生するという欠点があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、共鳴周波数を一致させることにより電力の伝送効率を向上させることのできるワイヤレス電力送信装置及び共鳴周波数調整方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数をそれぞれ測定し、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数を、前記各共鳴周波数の中間周波数に設定する周波数設定手段を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数と、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数とが一致するように、前記第１，第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整する周波数調整手段を備えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルはそれぞれコンデンサ、及び該コンデンサの容量を変更するバラクタを備え、前記周波数調整手段は、前記バラクタを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルは、それぞれ、各コイルのギャップを調整するギャップ調整手段を備え、前記周波数調整手段は、前記ギャップを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、所定周波数の交流電力を第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象を利用して、非接触で前記第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルに交流電力を送信するワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法において、前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を測定し、前記所定周波数を前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの各共鳴周波数の、中間周波数に設定することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、所定周波数の交流電力を第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象を利用して、非接触で前記第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルに交流電力を送信するワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法において、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数と、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数とが一致するように、前記第１，第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルは、それぞれコンデンサ及び該コンデンサの容量を調整するバラクタを備え、該バラクタにより前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルのギャップを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする。
請求項１に係るワイヤレス電力送信装置、請求項５に係る共鳴周波数調整方法では、第１共鳴コイルの共鳴周波数（ｆ１）と第２共鳴コイルの共鳴周波数（ｆ２）を求め、交流電力の周波数が各周波数ｆ１，ｆ２の中間周波数となるように周波数を調整するので、各共鳴コイルの共鳴周波数ｆ１，ｆ２を変更することなく、交流電力の伝送効率を向上させることができる。
請求項２に係るワイヤレス電力送信装置、請求項６に係る共鳴周波数調整方法では、第１共鳴コイルの共鳴周波数、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することにより、各コイルの共鳴周波数ｆ１，ｆ２と交流電力の周波数とを一致させるので、交流電力の周波数を調整することなく、交流電力の伝送効率を向上させることができる。
請求項３に係るワイヤレス電力送信装置、請求項７に係る共鳴周波数調整方法では、バラクタを調整して共鳴周波数を調整するので、簡単な構成で且つ高精度な共鳴周波数の調整が可能となる。
請求項４に係るワイヤレス電力送信装置、請求項８に係る共鳴周波数調整方法では、各共鳴コイルのギャップを調整することにより、各共鳴コイルの共鳴周波数を調整するので、簡単な構成で且つ高精度な共鳴周波数の調整が可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用ワイヤレス充電システムの構成を示す説明図である。同図に示すように、本実施形態に係るワイヤレス電力送信装置１０は、電気自動車５（車両）と、該電気自動車５に電力を供給する給電装置１５を備えており、給電装置１５より出力される電力を非接触で電気自動車５に送信する。
給電装置１５は、第１共鳴コイル７４を備えており、該第１共鳴コイル７４に交流電力が供給されると、該交流電力が電気自動車５に設けられている第２共鳴コイル（第２通信端末）８１に伝達される。
電気自動車５は、充電時に車両を給電装置１５の所定位置に置いたときに、第１共鳴コイル７４と接近する第２共鳴コイル８１と、結合分配器（分配手段）８２と、整流器（整流手段）８３を備えている。更に、直流電力を充電するバッテリ８５と、該バッテリ８５の電圧を降圧してサブバッテリ４１に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、バッテリ８５の出力電力を交流電力に変換するインバータ４３と、該インバータ４３より出力される交流電力により駆動するモータ４４を備えている。更に、送信部３９と、アンテナ７５，８８を備えている。
図２は、第１実施形態に係る車両用ワイヤレス充電システムのブロック図である。同図に示すように、給電装置１５は、所定周波数の交流電力を出力するキャリア発振器（電力出力手段）７１と、該キャリア発振器７１より出力される交流電力に、例えばＡＳＫ変調等の変調方式で制御信号を重畳するＡＳＫ変調器（変調手段）７２と、ＡＳＫ変調器で変調された交流電力を増幅する電力増幅器（電力増幅手段）７３、及び電力増幅器７３で増幅された交流電力を出力する第１共鳴コイル（第１通信端末）７４を備えている。更に、第１共鳴コイルの共鳴周波数を検出する共鳴周波数検出部７８と、該共鳴周波数検出部７８で検出された第１共鳴コイル７４の共鳴周波数（ｆ１）と、後述する第２共鳴コイル８１の共鳴周波数（ｆ２）との中間周波数を求め、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数がこの中間周波数となるように制御する制御部７９を備えている。
キャリア発振器７１は、電力伝送用の交流信号として、例えば周波数１〜１００［ＭＨｚ］の交流電力を出力する。
ＡＳＫ変調器７２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式により、キャリア信号である交流電力を変調する。なお、本実施形態では、変調方式としてＡＳＫ方式を用いる例について説明するが、ＡＭ（Amplitude Modulation）、ＦＭ（Frequency Modulation）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＯＦＤＭ（Orthogonal frequency division multiplex）、ＳＳ（スペクトラム拡散）等の各変調方式を適用することも可能である。
電力増幅器７３は、ＡＳＫ変調器７２より出力される交流電力を増幅する。そして、増幅した交流電力を第１共鳴コイル７４に出力する。第１共鳴コイル７４は、充電装置１６に設けられる第２共鳴コイル８１と連携し、共鳴型電力伝送方式により非接触で交流電力を第２共鳴コイル８１に伝送する。共鳴型電力伝送方式の詳細については後述する。
また、充電装置１６は、第１共鳴コイル７４より送信される交流電力を受信する第２共鳴コイル８１と、この第２共鳴コイル８１で受信された交流電力を、大電力の交流電力、及び小電力の交流電力に分離する結合分配器８２と、結合分配器８２より出力される大電力の交流電力を整流して直流電圧を生成する整流器８３と、該整流器８３より出力される電力で駆動し、小電力の交流電力を復調して制御信号を取り出すＡＳＫ復調器（復調手段）８４を備える。また、車両駆動用のモータ４４（図１参照）に電力を供給するバッテリ８５を備え、該バッテリ８５は整流器８３より出力される直流電力により充電される。更に、第２共鳴コイル８１の共鳴周波数を検出する共鳴周波数検出部８９を備えている。
また、充電装置１６は、キャリア発振器７１より出力される交流電力の周波数とは異なる周波数のキャリア信号を出力する発振器８６と、ＡＳＫ変調方式を用いてキャリア信号を変調し、制御信号を重畳するＡＳＫ変調器８７、及びＡＳＫ変調されたキャリア信号を送信するアンテナ８８を備えている。発振器８６は、整流器８３より出力される電力で駆動する。
他方、給電装置１５は、充電装置１６より送信されたキャリア信号を受信するためのアンテナ７５と、該アンテナ７５で受信されたキャリア信号を増幅する増幅器７６と、該増幅器７６の出力信号を復調して、制御信号を取り出しこの制御信号を制御部７９に出力する復調器７７を備えている。
次に、共鳴型電力伝送装置について説明する。図８は、共鳴型電力伝送方式の原理を示す説明図である。図示のように、給電側回路１０１には、１次コイルＬ１、及び該１次コイルＬ１に近接して配置された１次アンテナＸ１が設けられ、車両側回路１０２には、２次コイルＬ２、及び該２次コイルＬ２に近接して配置された２次アンテナＸ２が設けられている。
そして、１次コイルＬ１に１次電流を流すと、電磁誘導により１次アンテナＸ１に誘導電流が流れ、更に、該１次アンテナＸ１のインダクタンスＬｓ、及び浮遊容量Ｃｓにより、該１次アンテナＸ１が共鳴周波数ωｓ（＝１／√Ｌｓ・Ｃｓ）で共鳴する。すると、この１次アンテナＸ１に近接して設けられた２次アンテナＸ２が共鳴周波数ωｓで共鳴し、２次アンテナＸ２に２次電流が流れる。更に、電磁誘導により２次アンテナＸ２に近接した２次コイルＬ２に２次電流が流れる。
上記の動作により、給電側回路１０１から車両側回路１０２に、非接触で電力を供給することができることとなる。
次に、図１、図２に示した本発明の第１実施形態に係る車両用ワイヤレス充電システムの動作について説明する。バッテリ８５の充電を開始する前の初期設定として、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数調整を行う。まず、制御部７９は、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数を、所定の範囲でスイープする。例えば、通常時の交流電力の周波数が１０［ＭＨｚ］である場合には、９〜１１［ＭＨｚ］の帯域で周波数をスイープする。
これにより、第１共鳴コイル７４に供給される交流電力の周波数が変化するので、共鳴周波数検出部７８は、交流電力の送信レベルが最も高くなる周波数を検出し、この周波数を第１共鳴コイル７４の共鳴周波数ｆ１として設定する。共鳴周波数ｆ１の求め方については後述する。
また、第１共鳴コイル７４より出力される交流電力が第２共鳴コイル８１に伝達されるので、該第２共鳴コイル８１に供給される交流電力の周波数が変化し、共鳴周波数検出部８９は、交流電力の受信レベルが最も高くなる周波数を検出し、この周波数を第２共鳴コイル８１の共鳴周波数ｆ２として設定する。この共鳴周波数ｆ２のデータは、ＡＳＫ変調器８７にて発振器８６より出力されるキャリア信号に重畳され、アンテナ８８を介して給電装置１５に送信される。このキャリア信号は、アンテナ７５で受信され、増幅器７６で増幅された後、復調器７７で復調されて制御部７９に供給される。
制御部７９では、第１共鳴コイル７４の共鳴周波数ｆ１と、第２共鳴コイル８１の共鳴周波数ｆ２の中間周波数である（ｆ１＋ｆ２）／２を算出し、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数をこの中間周波数（ｆ１＋ｆ２）／２に設定する。
こうすることにより、第１共鳴コイル７４の共鳴周波数ｆ１、及び第２共鳴コイル８１の共鳴周波数ｆ２がキャリア発振器７１より出力される交流電力の周波数からずれている場合であっても、各共鳴周波数ｆ１，ｆ２の双方に近い周波数の交流電力が出力されるので、交流電力の伝送効率を向上させることができる。
次に、共鳴周波数ｆ１を検出する手順について説明する。図３（ａ）は共鳴周波数ｆ１の第１の検出方法を示す説明図であり、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数をスイープさせながら第１共鳴コイル７４に発生する電力レベルを検出し、電力レベルの時間変化に対する微分値を求める。そして、微分値がゼロとなった周波数を共鳴周波数ｆ１として検出する。
図３（ｂ）は、共鳴周波数ｆ１の第２の検出方法を示す説明図であり、キャリア発振器７１より出力する交流電力の周波数をスイープさせながら第１共鳴コイル７４に発生する電力レベルを検出し、検出した電力レベルが予め設定したＰ１を超えた場合に、この周波数を共鳴周波数ｆ１として検出する。なお、第２共鳴コイル８１の共鳴周波数ｆ２についても、同様の方法で検出することができる。
次に、給電装置１５より出力される交流電力を充電装置１６のバッテリ８５に充電する際の動作について説明する。図１に示すように、電気自動車５が給電装置１５の所定位置に置かれ、給電装置１５側に設けられる第１共鳴コイル７４と、電気自動車５の充電装置１６側に設けられる第２共鳴コイル８１が対向する位置となると、バッテリ８５への充電を行うことができる。
充電が開始されると、図２に示すキャリア発振器７１より、周波数１〜１００［ＭＨｚ］程度の交流電力が出力される。この交流電力はＡＳＫ変調器７２に供給されて、ＡＳＫ変調方式により、給電装置１５から充電装置１６へ送信する制御信号が交流電力に重畳される。
そして、ＡＳＫ変調器７２より出力される交流電力は、電力増幅器７３にて増幅される。増幅された交流電力は、第１共鳴コイル７４、及び第２共鳴コイル８１を介して、前述した共鳴型電力伝送の原理により、充電装置１６に伝送されることになる。
充電装置１６に伝送された交流電力は、結合分配器８２に供給される。該結合分配器８２は、入力された交流電力を大電力の交流電力と小電力の交流電力に分離し、このうち大電力の交流電力を整流器８３に出力する。他方、小電力の交流電力をＡＳＫ復調器８４に出力する。
そして、整流器８３では、大電力の交流電力を整流して所定電圧の直流電力に変換し、この電力をバッテリ８５に供給して、該バッテリ８５を充電する。これにより、バッテリ８５を充電することができる。更に、整流器８３より出力される直流電力は、ＡＳＫ復調器８４を駆動するための電力として該ＡＳＫ復調器８４に供給され、且つ、発振器８６を駆動するための電力として該発振器８６に供給される。
また、ＡＳＫ復調器３４では、小電力の交流電力をＡＳＫ復調して、小電力の交流電力に重畳している制御信号を取り出す。こうして、給電装置１５より送信された制御信号を、充電装置１６で受信することができる。
次に、共鳴周波数検出部８９で検出された共鳴周波数データを、充電装置１６から給電装置１５に送信する動作について説明する。ＡＳＫ変調器８７では、発振器８６より出力されるキャリア信号にＡＳＫ変調方式を用いて送信データを重畳し、アンテナ８８より送信する。送信されたキャリア信号は、給電装置１５のアンテナ７５で受信され、増幅器７６で増幅された後に復調器７７で復調され、送信データが制御部７９に供給されることになる。この際、発振器８６より出力されるキャリア信号の周波数（Ｆｔ）はキャリア発振器７１より出力される交流電力の周波数（Ｆｒ）と異なるので、互いに干渉することを回避できる。
このようにして、第１実施形態に係るワイヤレス電力送信装置では、第１共鳴コイル７４の共鳴周波数ｆ１、及び第２共鳴コイル８１の共鳴周波数ｆ２を求め、これらの各周波数ｆ１，ｆ２の中間値となる周波数の交流電力をキャリア発振器２１より出力するように制御する。従って、交流電力の伝送効率を著しく向上させることができる。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係るワイヤレス電力送信装置の構成を示す説明図である。同図に示すように電気自動車５は、給電装置１１より電力が供給されてバッテリ３５が充電される。図４に示すワイヤレス電力送信装置は、図１と対比して送信部３９、及びアンテナ７５，８８を備えない点で相違するので、詳細な説明を省略する。
図５は、第２実施形態に係るワイヤレス電力送信装置のブロック図であり、給電装置１１、及び電気自動車５に搭載される充電装置１２を備えている。
給電装置１１は、電力伝送用のキャリア信号を出力するキャリア発振器２１と、該キャリア発振器２１より出力されるキャリア信号に、例えばＡＳＫ変調等の変調方式で制御信号を重畳するＡＳＫ変調器２２と、ＡＳＫ変調器で変調された交流電力を増幅する電力増幅器２３、及び電力増幅器２３で増幅された交流電力を出力する第１共鳴コイル２４を備えている。
更に、第１共鳴コイル２４の共鳴周波数を検出する共鳴周波数検出部２５と、該共鳴周波数検出部２５で検出された第１共鳴コイル２４の共鳴周波数に基づいて、第１共鳴コイル２４の共鳴周波数がキャリア発振器２１より出力する交流電力の周波数と一致するように調整する共鳴周波数調整部２６を備えている。
キャリア発振器２１は、電力伝送用の交流信号として、例えば周波数１〜１００［ＭＨｚ］の交流電力を出力する。
ＡＳＫ変調器２２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式により、キャリア信号である交流電力を変調する。
電力増幅器２３は、ＡＳＫ変調器２２より出力される交流電力を増幅する。そして、増幅した交流電力を第１共鳴コイル２４に出力する。第１共鳴コイル２４は、充電装置１２に設けられる第２共鳴コイル３１と連携し、前述した共鳴型電力伝送方式により非接触で交流電力を第２共鳴コイル３１に伝送する。
また、充電装置１２は、第１共鳴コイル２４より送信される交流電力を受信する第２共鳴コイル３１と、この第２共鳴コイル３１で受信された交流電力を、大電力の交流電力、及び小電力の交流電力に分離する結合分配器３２と、結合分配器３２より出力される大電力の交流電力を整流して、直流電圧を生成する整流器３３と、該整流器３３より出力される電力で駆動し、結合分配器３２より出力される小電力の交流電力を復調して制御信号を取り出すＡＳＫ復調器３４を備える。また、車両駆動用のモータ４４（図４参照）に電力を供給するバッテリ３５を備え、該バッテリ３５は、整流器３３より出力される直流電力により充電される。
次に、各共鳴周波数調整部２６，３７の動作について説明する。図６は、第１共鳴コイル２４の構成を示す回路図であり、コイルＬ１１と、コンデンサＣ１１、及び該コンデンサＣ１１に対して並列に接続されたバラクタＢ１を備えている。そして、バラクタＢ１は、印加する直流電圧を調整することにより、コンデンサＣ１１の静電容量を変化させることができる。従って、共鳴周波数調整部２６は、共鳴周波数検出部２５で検出された第１共鳴コイル２４の共鳴周波数が、キャリア発振器２１より出力される交流電力の周波数と一致するように、コンデンサＣ１１の静電容量を調整する。
また、第２共鳴コイル３１についても第１共鳴コイル２４と同様に、共鳴周波数検出部３６で検出される共鳴周波数が、キャリア発振器２１より出力される交流電力の周波数と一致するように、共鳴周波数調整部３７による調整が行われる。こうして、第１共鳴コイル２４の共鳴周波数及び第２共鳴コイル３１の共鳴周波数を、交流電力の周波数と一致させることができる。
次に、第２実施形態の変形例について説明する。図７は、第２実施形態の変形例に係る第１共鳴コイル２４の構成を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、第１共鳴コイル２４は螺旋形状をなすコイルＬ１１及びコンデンサＣ１１を備えている。更に、コイルＬ１１の一端は固定面Ｓ１に取り付けられ、他端は伸縮動作するモータＭ１（ギャップ調整手段）の出力軸に接続されている。そして、共鳴周波数調整部２６は、モータＭ１を伸縮動作させることにより螺旋形状をなすコイルＬ１１を収縮、伸長させることができる。
即ち、モータＭ１を駆動することにより、図７（ｂ）に示すようにコイルＬ１１のギャップＧ１を調整することができる。そして、コイルＬ１１のインダクタンスはギャップＧ１の距離に応じて変化するので、ギャップＧ１を調整することにより、共鳴周波数を変化させることができる。
従って、変形例に係るワイヤレス電力送信装置では、共鳴周波数検出部２５で検出される第１共鳴コイル２４の共鳴周波数がキャリア発振器２１より出力される交流電力の周波数と一致するように、コイルＬ１１の伸縮状態を変化させる。また、第２共鳴コイル３１についても同様の方法を用いて共鳴周波数を調整することができる。その結果、極めて簡単な方法で共鳴周波数を調整することができ、交流電力の伝送効率を向上させることができる。
以上、本発明の車両用ワイヤレス充電システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
給電装置より出力される電力を非接触で電気自動車のバッテリに充電する際の、電力の送信効率を向上させる上で極めて有用である。
５ 電気自動車（車両）
１１，１５ 給電装置
１２，１６ 充電装置
２１ キャリア発振器（電力出力手段）
２２ ＡＳＫ変調器（変調手段）
２３ 電力増幅器（電力増幅手段）
２４ 第１共鳴コイル（第１通信端末）
２５ 共鳴周波数検出部
２６ 共鳴周波数調整部
３１ 第２共鳴コイル（第２通信端末）
３２ 結合分配器（分配手段）
３３ 整流器（整流手段）
３４ ＡＳＫ復調器（復調手段）
３５ バッテリ
３６ 共鳴周波数検出部
３７ 共鳴周波数調整部
３９ 送信部
４１ サブバッテリ
４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４３ インバータ
４４ モータ
７１ キャリア発振器
７２ ＡＳＫ変調器
７３ 電力増幅器
７４ 第１共鳴コイル
７５ アンテナ（給電側受信手段）
７６ 増幅器
７７ 復調器
７８ 共鳴周波数検出部
７９ 制御部
８１ 第２共鳴コイル
８２ 結合分配器
８３ 整流器
８４ ＡＳＫ復調器
８５ バッテリ
８６ 発振器
８７ ＡＳＫ変調器
８８ アンテナ（車両側受信手段）
８９ 共鳴周波数検出部
１１，１５ 給電装置
１２，１６ 充電装置
２１ キャリア発振器（電力出力手段）
２２ ＡＳＫ変調器（変調手段）
２３ 電力増幅器（電力増幅手段）
２４ 第１共鳴コイル（第１通信端末）
２５ 共鳴周波数検出部
２６ 共鳴周波数調整部
３１ 第２共鳴コイル（第２通信端末）
３２ 結合分配器（分配手段）
３３ 整流器（整流手段）
３４ ＡＳＫ復調器（復調手段）
３５ バッテリ
３６ 共鳴周波数検出部
３７ 共鳴周波数調整部
３９ 送信部
４１ サブバッテリ
４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４３ インバータ
４４ モータ
７１ キャリア発振器
７２ ＡＳＫ変調器
７３ 電力増幅器
７４ 第１共鳴コイル
７５ アンテナ（給電側受信手段）
７６ 増幅器
７７ 復調器
７８ 共鳴周波数検出部
７９ 制御部
８１ 第２共鳴コイル
８２ 結合分配器
８３ 整流器
８４ ＡＳＫ復調器
８５ バッテリ
８６ 発振器
８７ ＡＳＫ変調器
８８ アンテナ（車両側受信手段）
８９ 共鳴周波数検出部
Claims (8)
- 所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、
第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、
前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、
前記第１共鳴コイルの共鳴周波数、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数をそれぞれ測定し、前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数を、前記各共鳴周波数の中間周波数に設定する周波数設定手段を備えることを特徴とするワイヤレス電力送信装置。 - 所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、
第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルとを有し、
前記交流電力出力手段より出力される交流電力を前記第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象により非接触で前記交流電力を前記第２共鳴コイルに送信するワイヤレス電力送信装置において、
前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数と、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数とが一致するように、前記第１，第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整する周波数調整手段を備えることを特徴とするワイヤレス電力送信装置。 - 前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルはそれぞれコンデンサ、及び該コンデンサの容量を変更するバラクタを備え、前記周波数調整手段は、前記バラクタを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス電力送信装置。
- 前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルは、それぞれ、各コイルのギャップを調整するギャップ調整手段を備え、
前記周波数調整手段は、前記ギャップを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス電力送信装置。 - 所定周波数の交流電力を第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象を利用して、非接触で前記第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルに交流電力を送信するワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法において、
前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を測定し、前記所定周波数を前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの各共鳴周波数の、中間周波数に設定することを特徴とするワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法。 - 所定周波数の交流電力を第１共鳴コイルに出力し、共鳴現象を利用して、非接触で前記第１共鳴コイルと対向配置された第２共鳴コイルに交流電力を送信するワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法において、
前記交流電力出力手段より出力する交流電力の周波数と、前記第１共鳴コイルの共鳴周波数及び前記第２共鳴コイルの共鳴周波数とが一致するように、前記第１，第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とするワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法。 - 前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルは、それぞれコンデンサ及び該コンデンサの容量を調整するバラクタを備え、該バラクタにより前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする請求項６に記載のワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法。
- 前記第１共鳴コイル、及び前記第２共鳴コイルのギャップを調整することにより、前記第１共鳴コイル、及び第２共鳴コイルの共鳴周波数を調整することを特徴とする請求項６に記載のワイヤレス電力送信装置の共鳴周波数調整方法。
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