JP2011142769A - Method and device for transmitting magnetic resonance power - Google Patents

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Masahiro Hanazawa
Masaya Ishida
Hidemi Senda
Hiroya Tanaka
Toshiaki Watanabe
英美 千田
俊明 渡辺
宏哉 田中
将也 石田
理宏 花澤
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
株式会社豊田中央研究所
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently achieve non-contact power transmission using a coil by self-resonance. <P>SOLUTION: A power receiving device includes a frequency characteristic detector for detecting frequency characteristics of receiving power from a power-receiving coil, and a transmitter for transmitting power frequency information comprising the maximum power frequency, where the frequency characteristics or the receiving power obtained from the frequency characteristics is maximized, to a power transmission apparatus. The power transmission apparatus includes a transmission frequency varying device for varying a frequency of transmission power, a frequency scanning device for sequentially changing a frequency of transmission power transmitted from a power-transmitting coil, a receiver for receiving the power frequency information transmitted from the transmitter, and a frequency control unit for allowing the frequency of the transmission power by the transmission frequency varying device to coincide with the detected maximum power frequency based on the power frequency information received via the receiver. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、送電コイルと受電コイルとを用いた磁気共鳴による無線の電力伝送方法と電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a wireless power transmission method and the power transmission device according to a magnetic resonance using the power transmission coil and the power receiving coil. 電気自動車のバッテリに対する給電のための電力伝送に用いることができる。 It can be used for power transmission for the power supply to the electric vehicle battery.

非接触による電力伝送方式には、大きくは、次の2つの方式に分類される。 The power transmission system according to a non-contact, large, are classified into the following two methods. 第1は、非放射による電力伝送であり、第2は、放射による電力伝送である。 The first is the power transmission by the non-radiation, the second is the power transmission by radiation. 第1の方式には、主として、トランスの原理を用いた周波数数kHz以下で用いる電磁誘導方式と、周波数に数十MHz程度を用いた近接場(近接場に蓄積される静的エネルギー)の電磁共鳴による電磁界結合方式とがある。 The first scheme, mainly, an electromagnetic induction method used in the following frequency several kHz to using the principle of the transformer, electromagnetic (static energy stored in the near field) near field with the order of several tens of MHz to a frequency there is an electromagnetic field coupling method by resonance. また、第2の方式には、マイクロ波送電による方式と、レーザ送電による方式とがある。 The second method is a method using a microwave power, and method using a laser power transmission. 本発明は、このうち電磁共鳴による電磁界共鳴方式に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic field resonance type according to these electromagnetic resonance.

電磁誘導方式を用いた電力伝送として、下記特許文献1、2の技術が知られている。 As power transmission using electromagnetic induction method, there is known a technique of Patent Documents 1 and 2. 特許文献1の技術は、固定部から回転部への電力伝送に、5〜10mmだけ離間した送電コイルと受電コイルとの一対の電力コイルを用いて非接触で電力を伝送する装置が開示されている。 The technique of Patent Document 1, the power transmission from the fixed portion to the rotating portion and a non-contact apparatus for transmitting power are disclosed with a pair of power coils between the transmitting coil and the power receiving coil spaced 5~10mm there. 同文献によると、数百kHzの周波数電力を固定部から回転部へ伝送し、回転部に設置された各種のセンサの検出信号を、電力コイルの外に設けた一対のデータコイルで、回転部から固定部へ、数MHzの信号で伝送するようにしている。 According to the literature, the frequency power of several hundred kHz to transmit from the fixed portion to the rotating portion, the detection signals of various sensors installed in the rotating part, a pair of data coil provided outside of the power coil, the rotating part to the fixed portion from being so as to transmit the number-MHz signal. また、固定部の送電コイルの入力インピーダンスが、送電コイルと受電コイルとの間隔により変化するので、送電コイルへの給電効率を向上させるために、送電コイルへ供給する電力の周波数を変化させることが行われている。 The input impedance of the power transmission coil of the fixed portion, because the changes by the distance between the transmitting coil and the receiving coil, in order to improve the power supply efficiency of the power transmission coil, is possible to change the frequency of the power supplied to the transmitting coil It has been made. また、特許文献2においても、一次コイルから無線電力を供給して、一次コイルと電磁結合する2次コイルで受電して、2次コイルに接続されたバッテリーに充電する装置が開示されている。 Also in Patent Document 2, by supplying wireless power from the primary coil, and receiving a primary coil electromagnetically coupled to the secondary coil, a device for charging the batteries connected to the secondary coil is disclosed. この文献の技術は、2次コイルで発生する磁場を遮蔽する技術である。 Technology This document is a technique for shielding a magnetic field generated in the secondary coil.

電磁共鳴による電磁界結合方式として、最近、注目されている下記非特許文献1に開示の技術が知られている。 As electromagnetic coupling method by electromagnetic resonance, recently, the technique disclosed in Non-Patent Document 1 that is focused are known. 同非特許文献1の技術は、2m程度離間された、半径25cmのループ状の強く磁気結合した一対の磁気共鳴コイルを用いて、9.9MHzの正弦波電力を伝送できる技術が開示されている。 Art the non-patent document 1, spaced approximately 2m, using looped strongly magnetically coupled pair of magnetic resonance coil radius 25 cm, techniques that can be transmitted is disclosed a sine wave power of 9.9MHz .

特開平8−340285 JP-A-8-340285 特開2009−268334 Patent 2009-268334

上記の特許文献1、2の方法は、コイルの外部に共振回路を設ける方式であり、Q値が小さく、効率の良い電力伝送はできない。 The method of Patent Documents 1 and 2 described above is a method for providing an external in the resonant circuit of the coil, Q value is small, it can not efficient power transmission. この方式は、本質的には、電磁誘導方式であるため、原理的には、結合係数を大きくする方向の技術であり、両コイル間の距離は、5〜10mm程度と狭くせざるを得ず、且つ、伝送効率が低くならざるを得ないという問題がある。 This method is essentially because of the electromagnetic induction method, in principle, is the direction of the technology to increase the coupling coefficient, the distance between the two coils, it is inevitable to narrow the order 5~10mm and, there is a problem that transmission efficiency is inevitably low. また、10mm以上、距離が離れると、効率の良い伝送ができないばかりか、送電コイルる入力インピーダンスが変化するために、送電周波数の調整が必要である。 Also, 10 mm or more, the distance away, not only can not efficient transmission, for transmitting Koiruru input impedance changes, it is necessary to adjust the transmission frequency. また、これらの電力伝送方式においては、外部共振回路を用いるため、共振特性は単峰性の特定である。 Further, in these power transmission systems, since the use of external resonance circuit, the resonance characteristic is of particular unimodal.

一方、電磁界結合方式の上記の非特許文献1に開示の技術は、原理的には、自己共鳴型のコイルを用いて、送電コイルと受電コイルを全体としての近接場エネルギーによる電磁界共鳴を用いた方式であり、原理上、Q値が高く、比較的長距離の伝送が可能であり、放射損失がないため、伝送効率が高い無線電力伝送方式である。 On the other hand, the above disclosed in Non-Patent Document 1 art electromagnetic coupling method, in principle, by using a self-resonant coil, an electromagnetic field resonance by the near-field energy of the entire power transmission coil and the receiving coil a method using, in principle, a high Q value, but may be relatively long distance transmission, since there is no radiation loss, the transmission efficiency is high wireless power transmission system. また、電磁界共鳴を用いている関係上、周波数と送電コイルと受電コイルの自己インダンタンスが大きければ、結合係数は小さくとも(原理的には、0に近い状態でも)、高い伝送効率を実現することができる。 Further, on the relationship between an electromagnetic field resonance, the larger the self-indane chest of the power receiving coil frequency and the power transmission coil (in principle, even in a state close to zero) the coupling coefficient is also small, realizing a higher transmission efficiency can do. この結果、非特許文献1によれば、1m程度、両電力コイルを離間させても、90%以上の送電効率が実現できている。 As a result, according to Non-Patent Document 1, about 1 m, also be separated from both the power coils, and can be realized transmission efficiency of 90%. この共鳴の周波数特性は、双峰性の特性を示す。 Frequency characteristics of this resonance, indicating the bimodal characteristics.

しかしながら、非特許文献1の技術を用いて、大電力を送電する場合に、送電コイルと受電コイル間の距離が変化すると、伝送効率が高くなる2つの共振周波数が変化し、送電電力の周波数を伝送効率が最大となる周波数に最適設定していても、両コイル間の距離が長くなると、伝送効率が低下するという問題が発生する。 However, by using the non-patent document 1 technology, in the case of transmitting a large power, the distance between the power transmission coil and the receiving coil changes, the two resonant frequencies the transmission efficiency is increased is changed, the frequency of the transmitted power also be optimized set to a frequency transmission efficiency is maximized, the distance between the coils is increased, a problem occurs that the transmission efficiency decreases.

本発明は、この問題を解決するために成されたものであり、送電コイルと受電コイル間の距離が変化しても、常に、最大の送電効率が得られるようにすることである。 The present invention has been made to solve this problem, even if the distance between the transmitting coil and the receiving coil changes, always is to ensure that maximum power transmission efficiency.

第1の発明は、自己共鳴による送電コイルと自己共鳴による受電コイルとを結合させて磁気共鳴により無線で送電コイルから受電コイルへ電力を伝送するようにした磁気共鳴電力伝送方法において、受電コイルによる受電電力が最大となる最大電力周波数を検出して、送電コイルによる送電電力の周波数をその最大電力周波数に一致させて、電力伝送することを特徴とする磁気共鳴電力伝送方法である。 The first invention is a magnetic resonance power transmission method so as to transmit the power to bind the power receiving coil according to the power transmission coil and self resonance due to the self resonance of wirelessly transmitting coil by magnetic resonance to the power receiving coil, by receiving coil It received power by detecting the maximum power frequency having the maximum frequency of the transmitted power by the power transmission coil to match its maximum power frequency, a magnetic resonance power transmission method which is characterized in that power transmission.

本発明では、送電コイルと受電コイルは、自己共鳴型のコイルが用いられる。 In the present invention, the power transmission coil and the receiving coil, the self resonance coil is used. 共鳴特性は、2つの共振周波数でピークを有する双峰性の特性を有している。 Resonance characteristic has a bimodal characteristic having a peak at two resonance frequencies. 本方法は、このような、送電コイルから電力を送電して、受電コイルを受電して、バッテリーなどを充電する方法に用いることができる。 The method such, and transmits power from the power transmission coil, and receiving a receiving coil, such as may be used in a method of charging the battery. 送電コイルと受電コイルとの距離が長くなると、共鳴特性において、2つの共振周波数は、変化し、2つの共振周波数は接近する。 When the distance between the power transmission coil and the receiving coil is increased, the resonance characteristics, the two resonant frequencies are changed, two resonance frequencies are close. この結果、固定された送信周波数で電力を伝送すると、送電効率が低下する。 When this result, transmits power at a fixed transmission frequency, transmission efficiency decreases. そこで、受電コイルで受信された電力が最大値をとる周波数が、最大電力周波数として検出される。 Accordingly, power received by the power receiving coil frequency taking the maximum value, is detected as the maximum power frequency. そして、送電コイルから送出される電力の周波数が、その最大電力周波数に一致するように、制御される。 The frequency of the power delivered from the power transmission coil so as to match the maximum power frequency, is controlled. その結果、送電コイルと受電コイルと間の距離に関係なく、常に、最大の送電効率を実現することができる。 As a result, regardless of the distance between the power transmission coil and the power receiving coil can always achieve maximum power transmission efficiency.

本発明において、最大電力周波数に、送電電力の周波数を一致させる方法には、第2発明のように、送電コイルから送電する電力の周波数を、順次、変化させて、受電コイルにより電力を受電して、受電電力の周波数特性を検出し、その周波数特性、又は、その周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、送電コイル側に、フィードバックして、送電コイルによる送電周波数を決定する方法を、望ましくは、採用することができる。 In the present invention, the maximum power frequency, the method of matching the frequency of the transmitted power, as in the second invention, the power frequency of the power transmission from the power transmitting coil, sequentially varied, receives power by receiving coil Te, detects the frequency characteristic of the received power, frequency characteristics, or the power frequency information comprising the maximum power frequency receiving power obtained from the frequency characteristic becomes maximum, the power transmission coil side, and feedback, the transmitting coil the method of determining the transmission frequency by, preferably, may be employed.

すなわち、送電コイルから送電される電力の周波数を走査して、受電コイルにより受電電力の周波数特性が検出される。 That is, by scanning the frequency of the power transmitted from the power transmitting coil, the frequency characteristic of the received power is detected by the receiving coil. 最大電力周波数は、受電コイルが設置される装置の側で、周波数特性においてピークから検出するようにして、その最大電力周波数を、送電コイルが設置される装置の側に送信するようにしても良い。 Maximum power frequency, the side of the device receiving coil is placed, so as to detect the peak in the frequency characteristics, the maximum power frequency, the power transmission coil may be transmitted to the side of the device to be installed . また、周波数特性を、送電コイルが設置される装置の側に送信して、その装置の側で、電力が最大値をとる周波数を最大電力周波数として検出するようにしても良い。 Further, the frequency characteristic, and transmitted to the side of the apparatus power transmission coil is disposed, on the side of the device, power may be detected as the maximum power frequency a frequency having the maximum value.

また、第3発明のように、送電コイルから送電する電力を、最大電力周波数を含む広帯域周波数として、送出し、受電コイルにより電力を受電して、その電力の時間変化特性を検出し、又は、その時間変化特性の周波数分析による周波数特性を検出し、前記時間変化特性、前記周波数特性、又は、その周波数分析による周波数特性を検出し、時間変化特性、周波数特性、又は、周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、送電コイル側に、フィードバックして、送電コイルによる送電周波数を決定するようにしても良い。 Also, as in the third invention, the power to be transmitted from the power transmitting coil, a wideband frequency including the maximum power frequency, transmits and receives power by receiving coil detects a time variation characteristic of the power, or, detecting the frequency characteristic by the frequency analysis of the temporal variation characteristic, the time variation characteristic, the frequency characteristic, or, receiving its detects the frequency characteristic by the frequency analysis, time-change characteristics, frequency characteristics, or obtained from the frequency characteristic power frequency information comprising the maximum power frequency power is maximized, the power transmission coil side, and feedback, may be determined a transmission frequency by the transmitting coil. 最大電力周波数を含む広帯域周波数としては、共鳴特性における2つのピークのうち、少なくとも一方のピークの周波数を含む広帯域周波数が選択される。 The broadband frequency including the maximum power frequency, the two peaks in the resonance characteristics, wideband frequencies including a frequency of at least one peak is selected. もちろん、2つのピークの周波数を含む広帯域周波数が選択されても良い。 Of course, broadband frequency including frequencies of the two peaks may be selected. この広帯域の電力としては、例えば、パルス、方形波は電力などである。 The power of the wideband, for example, pulse, square wave power and the like. この送電電力の受電電力は、送電コイルと受電コイルから系のインパルス応答となる。 The received power of the transmission power, the impulse response of the system from the power transmission coil and the receiving coil. したがって、この受電電力の時間特性から、フーリエ変換により、系の伝達関数、すなわち、周波数特性を求めることができる。 Therefore, from the time characteristic of the received power, by Fourier transform, the transfer function of the system, i.e., it is possible to obtain a frequency characteristic. この周波数特性は、送電コイルが設置される側で求めても良いし、受電コイルが設置される側で求めても良い。 The frequency characteristics may be determined on the side power transmission coil is disposed, may be obtained on the side receiving coil is placed. したがって、受電コイルから送電コイルへの送信する情報の種類は、受電コイル側で、どこまでデータを処理するかにより変化する。 Thus, the type of transmission information from the power receiving coil to the transmitting coil is a receiving coil side, varies with how far process data. 時間特性のまま、送電コイル側に送信する場合、受電コイル側で、時間特性からフーリエ変換して周波数特性を求めて、その周波数特性を送電コイル側に送信する場合、受電コイル側でその周波数特性から、さらに、最大電力周波数を求めて、その最大電力周波数を、送電コイル側に送信する場合の3通りがある。 Leave time characteristic, when transmitting to the power transmission coil side, at the receiving coil side, seeking the frequency characteristics by Fourier transform from the time characteristic, when transmitting the frequency characteristic to the power transmission coil side, the frequency characteristic at the receiving coil side from further, seeking maximum power frequency, the maximum power frequency, there are three cases to be transmitted to the power transmission coil side. 送電コイル側では、受信した電力周波数情報の種類に応じてデータ処理を行い、最終的に、最大電力周波数が検出されることになる。 In the power transmission coil side performs data processing in accordance with the type of power frequency information received, and finally, so that the maximum power frequency is detected.

また、最大電力周波数を求めるための電力は、受電コイルが設置される装置に給電するための本送電電力としても良いが、本送電電力よりは電力が小さい試験送電電力としても良い。 The power for obtaining the maximum power frequency may be present transmission power for powering the device receiving coil is installed, but the power may be small test transmission power than the transmission power. すなわち、第4発明は、最大電力周波数を検出するための試験送電電力は、最大電力周波数に一致させて送電する本送電電力よりも、小さい電力であることを特徴とする。 That is, the fourth invention, the test transmission power for detecting a maximum power frequency is characterized by than the transmission power for transmitting to match the maximum power frequency, a small power.

また、電力周波数情報のフィードバックは、第5発明のように、送電コイルと受電コイルとは、別系統の送信アンテナ、受信アンテナにより行っても良い。 The feedback of power frequency information, as in the fifth invention, the power transmission coil and the receiving coil, another system of transmitting antennas may be performed by the receiving antenna. また、第6発明のように、電力周波数情報のフィードバックは、その情報を受電コイルから送電コイルへ送信することにより、行っても良い。 Also, as in the sixth invention, the feedback of the power frequency information, by transmitting the information from the power receiving coil to the transmitting coil, it may be performed.

第7発明は、自己共鳴による送電コイルと、この送電コイルに送電電力を供給する送電装置と、この送電コイルと電磁結合する自己共鳴による受電コイルと、この受電コイルから電力を入力して負荷に電力を供給する受電装置とを有する磁気共鳴電力伝送装置において、受電装置は、受電コイルから受電電力の周波数特性を検出する周波数特性検出装置と、周波数特性、又は、周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、送電装置に送信する送信装置と、を有し、送電装置は、送電電力の周波数を可変できる送電周波数可変装置と、送電コイルから送電する送電電力の周波数を、順次、変化させる周波数走査装置と、送信装置から送信された電力周波数情報を受信する受信装置と、受信装置によ The seventh invention provides a power transmission coil by self-resonance, the power transmission device for supplying a transmitting coil power transmission power, a power receiving coil by self-resonance of the power transmission coil and the electromagnetic coupling, to the load input power from the receiving coil the magnetic resonance power transmission device and a receiving device for supplying power, the power receiving device includes a frequency characteristic detection apparatus for detecting a frequency characteristic of the received power from the receiving coil, the frequency characteristic, or the receiving power obtained from the frequency characteristic power frequency information comprising the maximum power frequency with a maximum, has a transmission device for transmitting to the power transmitting device, the power transmission device can vary the frequency of the transmission power and transmission frequency changing device, the transmission power for transmitting from the transmitting coil the frequency of, successively, a frequency scanning device for varying a receiving apparatus for receiving power frequency information transmitted from the transmitting device to the receiving device 受信された電力周波数情報が周波数特性である場合には、受信電力が最大となる最大電力周波数を検出して、その最大電力周波数に基づいて、送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、最大電力周波数に一致させ、電力周波数情報が最大電力周波数である場合には、その最大電力周波数に基づいて、送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、最大電力周波数に一致させる周波数制御装置と、を有することを特徴とする。 If the received power frequency information is the frequency characteristic, the received power by detecting the maximum power frequency with a maximum, on the basis of the maximum power frequency, the frequency of the transmitted power by the power transmission frequency changing device, the maximum power to match the frequency, when the power frequency information is the maximum power frequency, based on the maximum power frequency, with the frequency of the transmitted power by the power transmission frequency changing device, and a frequency controller to match the maximum power frequency, the it is characterized in.

本発明は、第1、第2の方法発明を実施する装置発明である。 The present invention, first, a device invention for implementing the second method invention. 受電電力の周波数特性を測定するためには、第8 発明のように、送電装置は、送電コイルから送電する電力の周波数を、順次、変化させる周波数走査装置を有することが望ましい。 To measure the frequency characteristic of the received power, as in the eighth invention, the power transmitting device, the frequency of the power to the power transmission from the power transmitting coil, sequentially, it is desirable to have a frequency scanning device for varying.

また、第8の発明は 自己共鳴による送電コイルと、この送電コイルに送電電力を供給する送電装置と、この送電コイルと電磁結合する自己共鳴による受電コイルと、この受電コイルから電力を入力して負荷に電力を供給する受電装置とを有する磁気共鳴電力伝送装置において、受電装置は、受電コイルから受電電力の時間変化特性を検出し、又は、その時間変化特性の周波数分析によるり周波数特性を検出する周波数特性検出装置と、時間変化特性、周波数特性、又は、周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、送電装置に送信する送信装置と、を有し、送電装置は、送電電力の周波数を可変できる送電周波数可変装置と、送電コイルから送電する電力を、最大電力周波数を含む広帯域周波数 The invention of eighth power transmission coil by self-resonance, the power transmission device for supplying a transmitting coil power transmission power, a power receiving coil by self-resonance of the power transmission coil and the electromagnetic coupling, enter the power from the receiving coil the magnetic resonance power transmission device and a receiving device for supplying power to a load, the power receiving device detects a time variation characteristic of the received power from the receiving coil, or detects a frequency characteristic Ri by the frequency analysis of the temporal variation characteristic a frequency characteristic detection apparatus for, time variation characteristics, frequency characteristics, or the power frequency information reception power obtained from the frequency characteristics of up to the power frequency which maximizes a transmission device for transmitting to the power transmitting device, a power transmission device can vary the frequency of the transmission power and transmission frequency changing device, the electric power transmitted from the power transmitting coil, wideband frequencies including the maximum power frequency として、送出する広帯域電力出力装置と、送信装置から送信された電力周波数情報を受信する受信装置と、受信装置により受信された電力周波数情報が、時間変化特性である場合には、その時間変化特性から周波数特性を求め、その周波数特性から最大電力周波数を検出し、周波数特性である場合には、受信電力が最大となる最大電力周波数を検出し、検出された最大電力周波数に基づいて、送電電力の周波数を、その最大電力周波数に一致させ、電力周波数情報が最大電力周波数である場合には、その最大電力周波数に基づいて、送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、最大電力周波数に一致させる周波数制御装置と、を有することを特徴とする。 As a broadband power output apparatus for delivering, when a receiver for receiving the power frequency information transmitted from the transmitting device, power frequency information received by the receiving device is a time variation characteristic, that time change characteristic obtains a frequency characteristic from detects the maximum power frequency from the frequency characteristics, when the frequency characteristic detects a maximum power frequency of the received power is maximum, based on the detected maximum power frequency, transmitted power the frequency of, to match the maximum power frequency, when the power frequency information is the maximum power frequency, based on the maximum power frequency, the frequency of the transmitted power by the power transmission frequency changing device, to match the maximum power frequency and having a frequency control device.

本発明は、第1、第3の方法発明を実施する装置発明である。 The present invention, first, a device invention for implementing the third method invention. 少なくとも一方の最大電力周波数を含む広帯域周波数の電力を送出し、その受電電力を時間変化特性から、最大電力周波数を求めることを特徴とするものである。 Sends a power wideband frequency including at least one of maximum power frequency, the received power from the time change characteristic, is characterized in that for obtaining the maximum power frequency.

また、本第7、8の装置発明においても、方法発明と同様に、最大電力周波数を求めるための電力としては、受電装置に給電するための電力自体としても良いが、第9発明のように、波数特性を検出するための試験送電電力は、最大電力周波数に一致させて送電する本送電電力よりも、小さい電力として、試験送電電力を周波数走査用の電力としても良い。 Also, in the apparatus invention of this Section 7,8, similarly to the method invention, the electric power for obtaining the maximum power frequency, also good as power itself to power the power receiving device, as in the ninth invention test transmission power for detecting a wave number characteristics than the transmission power for transmitting to match the maximum power frequency, as small power, the test transmission power may be a power for frequency scanning.

また、電力周波数情報を送電装置へ送信するには、第10発明のように、受電装置は、電力周波数情報を、送電装置へ送信するための送信アンテナを有し、送電装置は、送信アンテナから送信された電力周波数情報を受信する受信アンテナを有し、この送信アンテナと受信アンテナにより、電力周波数情報を伝送するようにしても良い。 Further, the transmitting power frequency information to the power transmitting device, as in the tenth invention, the power receiving device has a transmission antenna for transmitting the power frequency information, to the power transmission device, the power transmitting device, the transmitting antenna It has a receiving antenna for receiving the power frequency information sent by the transmit and receive antennas may be transmitting power frequency information. また、第11発明のように、送信アンテナは、受電コイルとし、受信アンテナは送電コイルとして、受電コイルから、電力周波数情報を送信して、送電コイルによりこの情報を受信するようにしても良い。 Also, as in the eleventh invention, the transmitting antenna, and a receiving coil, as a receiving antenna is transmitting coil, a receiving coil, and transmits the power frequency information, the power transmission coil may receive this information.

最大電力周波数を決定するタイミングは、任意である。 The timing of determining the maximum power frequency is arbitrary. 送電コイルと受電コイルとの間隔が、一旦、決定されれば、送電が完了するまで、その間隔が変化しない場合には、本電力の送電の開始前に、一回、行えば良い。 Distance between the transmitting coil and the receiving coil is, once determined, until the transmission is completed, if the distance does not change, before the start of the transmission of the power, one may be performed. 送電コイルと受電コイルとの間隔が、送電中にも変化する場合には、送電中においても、所定時間間隔で、最大電力周波数を決定する処理及び送電電力の周波数のその最大電力周波数に一致させる処理を実行すれば良い。 Distance between the transmitting coil and the receiving coil is, in the case of change in the power transmission, even during power transmission, at predetermined time intervals, to coincide with its maximum power frequency of the processing and transmission power to determine a maximum power frequency processing may be the execution. 本発明は、電気自動車のバッテリーに充電する方法及びその装置に用いることができるが、その他、移動コンピュータとのバッテリーや、その他の移動電子装置への無接触による給電に用いることができる。 The present invention can be used in the method and apparatus for charging an electric vehicle battery, other battery or a mobile computer can be used for feeding by no contact with the other mobile electronic devices.

本発明の方法、又は、装置によると、送電コイルと受電コイルとの位置関係に係わらず、受電電力が最大値をとる最大電力周波数を検出して、その最大電力周波数に、本送電のための電力の周波数を一致させているので、常に、最大送電効率を得ることができる。 The method of the present invention, or, according to the apparatus, regardless of the positional relationship between the transmitting coil and the receiving coil, receiving power detects the maximum power frequency taking the maximum value, its maximum power frequency, for the present power transmission since to match the frequency of the power, you can always obtain the maximum power transmission efficiency.

本発明の具体的な実施例1の全体構成を示した構成図。 Specific configuration diagram showing the overall structure of a first embodiment of the present invention. 送電装置のCPUの処理手順を示したフローチャート。 Flowchart showing a CPU of the processing procedure of the power transmitting device. 受電装置のCPUの処理手順を示したフローチャート。 Flowchart illustrating a processing procedure of the CPU of the power receiving device. 受電装置によって受電される電力の周波数特性を示した特性図。 Characteristic diagram showing the frequency characteristic of the power received by the power receiving apparatus.

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in reference to FIG., The present invention is not limited to the examples.

図1は、実施例1の全体の構成を示している。 Figure 1 shows the overall configuration of the first embodiment. 送電側には、送電装置1が設けられている。 The power transmission side power transmission apparatus 1 is provided. 送電装置1は、送電コイル10を有している。 Power transmitting device 1 includes a power transmission coil 10. この送電コイル10は、電力増幅器20(電力トランジスタ)から給電される給電コイル12と、受電コイル40と電磁界結合をする結合コイル11とで構成されている。 The power transmission coil 10 includes a power amplifier 20 feeding coil 12 fed from the (power transistor), and a coupling coil 11 to the power receiving coil 40 and the electromagnetic field coupling. また、受電側は、受電コイル40を有している。 The power receiving side has a power receiving coil 40. この受電コイル40は、送電コイル10と電磁界結合する結合コイル41と、この結合コイル41から受電電力を外部へ出力するための出力コイル42とを有している。 The power receiving coil 40 includes a coupling coil 41 for coupling power transmission coil 10 and the electromagnetic field, and an output coil 42 for outputting the received electric power to the outside from the coupling coil 41.

これらの送電コイル10と受電コイル40とは、自己共鳴によるコイルである。 From these transmission coil 10 and the receiving coil 40, a coil due to self resonance. すなわち、結合コイル11は、結合コイル41と磁気結合する相互インダクタンスと、漏れインダクタンスと、結合コイル11の線間に存在する容量とによる直列共振回路を構成している。 That is, a coupling coil 11 constitute a mutual inductance magnetically coupled to the coupling coil 41, and the leakage inductance, the series resonant circuit of the capacitance existing between the lines of the coupling coil 11. また、結合コイル41は、結合コイル11と磁気結合する相互インダクタンスと、漏れインダクタンスと、結合コイル41の線間に存在する容量とによる直列共振回路を構成している。 The coupling coil 41 includes a mutual inductance magnetically coupled to the coupling coil 11 constitute a leakage inductance, a series resonance circuit of the capacitance existing between the lines of the coupling coil 41. そして、結合コイル11と結合コイル41とが、近接場で電磁界結合した状態で、2つの共振周波数を有した、結合特性が得られる。 Then, the coupling coil 11 and the coupling coil 41, in a state of electromagnetically coupled with the near-field, having two resonance frequencies, binding characteristics. 結合コイル11、41の巻数は、5.25ターンであり、直径60cmとした。 Number of turns of the coupling coil 11, 41 is 5.25 turns and the diameter 60cm. この状態で、電磁波の放射はない。 In this state, the radiation of the electromagnetic wave is not. この自己共鳴によるコイルは、上記非特許文献1に詳しく記載されている。 The coil due to self resonance, are described in detail in Non-Patent Document 1.

送電装置1において、給電コイル12に電力を供給する電力増幅器20が接続されており、この電力増幅器20には信号発生装置21が接続され、その信号発生装置21には送電周波数可変装置22が接続されている。 In the power transmission device 1, the feeding coil 12 is connected a power amplifier 20 for supplying power, the signal generator 21 is connected to a power amplifier 20, the power transmission frequency variable device 22 is connected to the signal generator 21 It is. そして、送電周波数可変装置22は、CPU23により制御される。 The power transmission frequency varying device 22 is controlled by the CPU 23. CPU23は、メモリ、入出力インターフェースとを有したマイクロコンピュータで構成されている。 CPU23, the memory is composed of a microcomputer having input and output interfaces. CPU23には、受信アンテナ25からデータを入力する受信装置24が接続されている。 The CPU 23, receiving apparatus 24 for inputting data from the receiving antenna 25 is connected. 受信アンテナ25は、受電側の送信アンテナ55からのデータ(電力周波数情報)を受信するものである。 Receiving antenna 25 is for receiving the data (power frequency information) from the transmitting antenna 55 of the power receiving side.

受電側には受電装置2が配設されている。 The power receiving device 2 is disposed on the power receiving side. その受電装置2において、出力コイル42から電力を入力する受電装置(電力トランジスタ)50が接続されており、その受電装置50には、整流回路と、その整流回路に接続されるバッテリなどで構成された負荷51が接続されている。 In that the power receiving device 2, the output and the coil 42 is powered device (power transistor) 50 for inputting the electric power is connected, to its power receiving device 50, a rectifier circuit is constituted by a battery that is connected to the rectifier circuit load 51 is connected. 受電装置50と負荷51との間には、切換スイッチ56が設けられている。 Between the power receiving device 50 and the load 51, the changeover switch 56 is provided. 切換スイッチ56は、受電装置50と負荷51とを直接接続する状態と、抵抗Rを介して、負荷51に接続する状態とで、切り換えられるように構成されている。 Changeover switch 56, and a state for connecting the power receiving unit 50 and the load 51 directly, through a resistor R, in a state to be connected to a load 51, is configured to be switched. 抵抗Rは、負荷51に流れる電流値(実効値)を検出するための小さな値の抵抗である。 Resistance R is the resistance of small value for detecting current flowing in the load 51 (effective value). このように構成しているのは、負荷51に給電されている状態で、最大電力が得られる周波数を求めるためである。 What thus constructed, in a state of being fed to the load 51, in order to determine the frequency at which maximum power is obtained. また、負荷51に直列に挿入された抵抗Rの端子間電圧を測定することにより、負荷電流を測定し、受電電力を検出できるように構成している。 Also, by measuring the terminal voltage of the inserted resistor R in series with the load 51, the load current is measured, and configured to detect the received power. 抵抗Rの端子間電圧は、サンプリング装置52によりサンプリングされて、CPU53に入力して、CPU53においてデータ処理される。 Inter-terminal voltage of the resistor R is sampled by a sampling device 52, and input to the CPU 53, is data processed in the CPU 53. CPU53は、メモリ、入出力インターフェースとを有したマイクロコンピュータで構成されている。 CPU53, the memory is composed of a microcomputer having input and output interfaces. CPU53には、データを送信する送信装置54が接続されており、その送信装置54には、送信アンテナ55が接続されている。 The CPU 53, the data is connected to the transmission device 54 for transmitting, to the transmission device 54, the transmitting antenna 55 is connected. CPU53の処理した結果のデータは、送信アンテナ55を介して、受信アンテナ25へ送信されて、CPU23で処理される。 Data processing result of the CPU53 via the transmitting antenna 55, is transmitted to the receiving antenna 25 and processed by the CPU 23. また、受電装置50には、走査開始検出回路57が接続されて、その出力は、CPU53に入力している。 Further, the power receiving device 50, the scanning start detector circuit 57 is connected, and its output is inputted to a CPU 53. 走査開始検出回路57は、フィルタと整流回路とか成り、送電装置1による周波数走査の開始周波数を抽出して、CPU53に、周波数走査の開始タイミングを付与する回路である。 Scanning start detection circuit 57, the filter and become Toka rectifier circuit extracts the start frequency of the frequency scanning by the power transmitting device 1, the CPU 53, a circuit for applying the start timing of the frequency scan.

本実施例は、受電装置2の側において、最大電力周波数を求め、その値を送電装置1にデータとして送信するものである。 This embodiment, on the side of the power receiving device 2 obtains the maximum power frequency, and transmits the data that value to the power transmitting device 1. 次に、送電装置1のCPU23の処理手順及び受電装置2のCPU53の処理手順について、図2、図3のフローチャートを用いて説明する。 Next, CPU 53 of the processing procedure for the power transmission device 1 of the CPU23 of the procedure and the power receiving device 2, FIG. 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. 図2の処理手順は、送電のためのメインスイッチ(図示略)がオンになった時に、開始され、その後は、メインスイッチがオフとなるまで、一定の時間間隔で繰り返されるようにタイマー割込みが決定されている。 The procedure of FIG. 2, when the main switch for the power transmission (not shown) is turned on, so, then until the main switch is turned off, the timer interruption as repeated at regular time intervals It has been determined. ステップ100では、送電周波数可変装置22に対して、試験電力のための走査周波数が、所定時間間隔で出力される。 In step 100, to the power transmission frequency varying device 22, the scanning frequency for the test power is output at predetermined time intervals. この走査範囲と周波数間隔は、予め決められており、受電装置2においても既知の値である。 The scanning range and the frequency interval is predetermined, a known value even in the power receiving device 2. 送電周波数可変装置22は、LC共振回路で構成されており、容量Cの値が可変な装置である。 Transmission frequency variable device 22 is constituted by an LC resonant circuit, whose value is variable device capacitance C. 信号発生装置21は、この送電周波数可変装置22の共振回路により決定された周波数の正弦波を発生する回路である。 Signal generator 21 is a circuit for generating a sine wave of a frequency determined by the resonance circuit of the power transmission frequency varying device 22. 信号発生装置21の出力は、電力増幅器20で増幅されて、給電コイル12に出力される。 The output of the signal generator 21 is amplified by the power amplifier 20 is output to the feeding coil 12. 給電コイル12に供給された電力エネルギーは、磁気結合により結合コイル11に蓄積される。 Power energy supplied to the power supply coil 12 is accumulated in the coupling coil 11 by magnetic coupling. すなわち、静電磁力的電磁エネルギーが結合コイル12に蓄積される。 That is, the static electromagnetic force specifically electromagnetic energy is accumulated in the coupling coil 12. さらに、この電磁エネルギーは、受電コイル40の結合コイル41、出力コイル42にも蓄積されることになる。 Furthermore, the electromagnetic energy coupling coil 41 of the power receiving coil 40, also to be stored in the output coil 42. そして、出力コイル42から、受電装置50により、受電電力が出力される。 Then, the output coil 42, the power receiving device 50, received power is output.

受電装置2は、受電コイル40において、受電電力がある場合に、その電力でメインスイッチ(図示略)が自動的にオンするように構成されている。 The power receiving device 2, in the receiving coil 40, if there is a received power, the main switch (not shown) is configured to turn on automatically at its power. そして、走査開始検出回路57からの出力がある毎に、図3の処理手順が、CPU53により実行される。 Each time there is an output from the scanning start detection circuit 57, the procedure of FIG. 3 is executed by the CPU 53. 周波数走査の開始周波数が検出されると、ステップ200が実行されて、切換スイッチ56が、電力検出側に切り換えられる。 When the start frequency of the frequency scanning is detected, step 200 is executed, the change-over switch 56 is switched to the power detection side. そして、ステップ202において、サンプリング装置52により、抵抗Rの両端電圧がサンプリングされて、電力データが読み込まれる。 Then, in step 202, the sampling device 52, the voltage across the resistor R is sampled, the power data is read. この電力データは、周波数走査が終了するまで、連続的に、読み取られる。 This power data, until the frequency scan has been completed, continuously read. 次に、ステップ204において、その電力の変化特性から最大電力となる周波数が決定される。 Next, in step 204, the frequency with the maximum power from the change characteristics of the power is determined. 受電装置2では、周波数走査の間隔が知られているので、時間軸と、周波数とは、対応させることができる。 In the power receiving device 2, the spacing of the frequency scanning is known, and the time axis, the frequency can be made to correspond. この特性は、図4のようになる。 This characteristic is as shown in FIG. この特性から、ピークを与える最大電力周波数が決定される。 From this characteristic, the maximum power frequency is determined which gives a peak. 2つのピークが検出されるので、そのピークの大きい方の周波数が最大電力周波数として決定される。 Since the two peaks are detected, the larger the frequency of the peak is determined as the maximum power frequency.

次に、ステップ206において、送信装置54に、その最大電力周波数が、電力周波数情報として、出力される。 Next, in step 206, the transmitting apparatus 54, the maximum power frequency, as the power frequency information, is output. 次のステップ208では、切換スイッチ56が負荷側に切り換えられる。 In the next step 208, the changeover switch 56 is switched to the load side. そして、送信装置54は、その情報を送信アンテナ55から送信する。 The transmission device 54 transmits the information from the transmitting antenna 55. 送電装置1のCPU23は、この情報が受信されると、図2のステップ102において、データ受信がYes と判定されるので、ステップ104において、送電電力周波数可変装置22において、その受信した最大電力周波数が設定される。 CPU23 of the power transmission apparatus 1, when this information is received, at step 102 of FIG. 2, the data received is determined to be Yes in step 104, the transmission power frequency varying device 22, the maximum power frequency in the received There is set. これにより、本電力の送信周波数は、最大電力周波数となる。 Accordingly, the transmission frequency of the power, the maximum power frequency. そして、この周波数の交流電力が送電コイル10に供給されて、電磁共鳴により、受電コイル40に電力が伝送される。 Then, AC power of this frequency is supplied to the power transmission coil 10, the electromagnetic resonance, electric power is transmitted to the power receiving coil 40.

送電コイル10と受電コイル40間の伝送効率は、図4のように、送電コイル10と受電コイル40間の距離が長くなるにしたがって、電力ピークを与える2つの周波数が接近する。 Transmission efficiency between the power transmitting coil 10 and the receiving coil 40, as in FIG. 4, as the distance between the transmission coil 10 and the receiving coil 40 becomes longer, approaching the two frequencies giving the peak power. このような場合においても、本実施例では、常に、電力ピークを与える周波数を検出して、その周波数で送電するようにしているので、送電コイル10と受電コイル40との間の距離に係わらず、常に、最大電力伝送効率が実現される。 In such a case, in this embodiment, always, by detecting the frequency at which the power peak, so that so as to power transmission at that frequency, regardless of the distance between the power transmission coil 10 and the receiving coil 40 always maximum power transmission efficiency can be realized.

また、本実施例では、所定時間間隔で、周波数走査を繰り返して実行して、新たに検出される最大電力周波数で、本電力伝送の周波数を決定しているので、負荷51の負荷状態が変化しても、その負荷状態に係わらず、最大電力伝送効率を実現できる。 Further, in the present embodiment, at a predetermined time interval, and repeatedly executes frequency scanning, the maximum power frequency to be newly detected, since the determined frequency of the power transmission, load state of the load 51 changes even if, irrespective of its load state, it is possible to realize maximum power transmission efficiency.

上記実施例では、周波数の走査を、所定時間間隔で実施しているが、送電装置1のメインスイッチがオンされた時にのみ、実行するようにしても良い。 Above embodiments, the scanning frequency, although carried out at predetermined time intervals, only when the main switch of the power transmission apparatus 1 is turned on, may be executed.

実施例1では、最大電力周波数を、受電装置1の側で求めている。 In Example 1, the maximum power frequency, is determined by the side of the power receiving device 1. 実施例2では、受電装置1は、図4の特性のサンプリング値を、そのまま、送信装置54で、送信するようにしている。 In Example 2, the power receiving apparatus 1, the sampling value of the characteristic of FIG. 4, it is, in transmitting apparatus 54, which is to be sent. そして、送電装置1のCPU23の側で、図4の特性を、受電装置1のCPU53が受信して、CPU23により、最大電力周波数を求める。 Then, in CPU 23 side of the power transmitting device 1, the characteristic of FIG. 4, receives CPU53 of the power receiving apparatus 1, the CPU 23, determining the maximum power frequency. この最大電力周波数で、本電力伝送を周波数を送電周波数可変装置22により設定している。 This maximum power frequency, and the present power transmission sets the frequency by transmitting a frequency varying device 22.

本実施例は、実施例1の周波数走査に換えて、パルス電力を伝送させる。 This embodiment, instead of the frequency scanning in Example 1, to transmit the pulsed power. すなわち、実施例1の走査周波数範囲のスペクトルを有する電力を送電装置1から出力する。 That is, the output power having a spectrum of a scanning frequency range of Example 1 from the power transmitting device 1. そして、受電装置2では、この電力の時間特性を、サンプリング装置52により、入力される。 Then, the power receiving device 2, the time characteristic of the power, the sampling device 52, are input. CPU53は、この時間特性をフーリエ変換して、図4の周波数特性を演算により求める。 CPU53 is the time characteristics by Fourier transform, obtained by calculation a frequency characteristic of FIG. そして、その周波数特性から最大電力周波数を求めて、実施例1と同様に、そのデータを送電装置1の側に送信する。 Then, the frequency characteristics for a highest power frequency, in the same manner as in Example 1, and transmits the data to the side of the power transmission device 1. このようにしても、最大電力周波数を決定することができる。 Also in this manner, it is possible to determine the maximum power frequency.

実施例3と異なり、受電装置2の側で、最大電力周波数を決定するのではなく、時間特性を、そのまま、実施例2のように、受電装置2から送電装置1へ送信する。 Unlike Example 3, on the side of the power receiving device 2, instead of determining the maximum power frequency, the time characteristic, it is, as in Example 2, is transmitted from the power receiving device 2 to the power transmitting device 1. 送電装置1のCPU23が、この時間特性を受信して、フーリエ変換して、図4の周波数特性を求めて、その周波数特性から最大電力周波数が決定される。 CPU23 of the power transmission device 1 receives the time characteristics, Fourier transform, and obtains a frequency characteristic of FIG. 4, the maximum power frequency is determined from the frequency characteristics. このようにしても、実施例1、3と同一の効果が達成される。 Also in this case, the same effect as in Example 1 and 3 is achieved.

実施例3において、電力の時間特性が、サンプリング装置52で入力された後、CPU53で、フーリエ変換して、周波数特性が演算される。 In Example 3, the time characteristics of the power is, after being inputted by the sampling device 52, in CPU 53, by Fourier transform, the frequency characteristic is calculated. CPU53は、この周波数特性を、実施例2と同様に、送電装置1の側に送信している。 CPU53 is the frequency characteristics, in the same manner as in Example 2, are transmitted to the side of the power transmitting device 1. そして、送電装置1のCPU23が、この受信した周波数特性から最大電力周波数を決定している。 Then, CPU 23 of the power transmission device 1, determines the maximum power frequency from the received frequency response. この構成によっても、実施例1と同一の効果を実現することができる。 With this configuration, it is possible to realize the same effect as in Example 1.

全実施例において、最大電力周波数を決定する試験電力は、本電力よりも低い電力でも、本電力であっも良い。 In all examples, test power to determine the maximum power frequency, even lower power than the power may be the power. また、データ伝送は、送信アンテナ55の代わりに、受電コイル40、受信アンテナ10の代わりに、送電コイル10を用いても良い。 Also, data transmission, instead of transmitting antennas 55, receiving coil 40, instead of the receiving antenna 10, may be used transmission coil 10. 全実施例において、10MHzを電力伝送に用いているが、この周波数は、1〜100MHz、5〜50MHzの範囲を用いることができる。 In all embodiments, is used for power transmission of 10 MHz, this frequency may be used 1~100MHz, the scope of 5~50MHz. なお、数100kHz帯域でも用いることがてきるが、自己インダクンスを大きくとることができないので、送電コイル10と受電コイル40の間の距離を長くとっても、高い伝送効率を維持するには、上記のMHz帯域の周波数を用いるのが良い。 Incidentally, Tekiru be used in several 100kHz band, it is not possible to increase the self Indakunsu distance long take between the power transmission coil 10 and the receiving coil 40, to maintain a high transmission efficiency, the above MHz It is better to use the frequency of the band. また、データ伝送は、送信アンテナ55、受信アンテナ25を用いる場合も、受電コイル40、送電コイル10を用いる場合であっても、この周波数よりも高い300MHz、数GHz帯域の信号を用いることができる。 Also, data transmission, even when using a transmitting antenna 55, receiving antenna 25, the power receiving coil 40, even in the case of using a transmission coil 10, higher 300MHz than this frequency, it is possible to use a signal of several GHz bands .

請求項における周波数特性検出装置は、実施例では、受電装置50、切換装置56、サンプリング装置52、CPU53、及び、CPU53の処理手順のステップ200、202で実現されている。 Frequency characteristic sensing device in the claims, in the embodiment, the power receiving device 50, switching device 56, a sampling device 52, CPU 53, and are implemented in step 200, 202 of the processing procedure of the CPU 53. また、請求項の送信装置は、実施例では、送信装置54の他、CPU53、及び、CPU53の処理手順のステップ204、206で実現されている。 The transmission device according to claim, in embodiments, other transmission apparatus 54, CPU 53, and are implemented in step 204 and 206 of the CPU 53 of the processing procedure. また、請求項の周波数走査装置は、CPU23、及び、CPU23の処理手順のステップ100で実現されている。 The frequency scanning apparatus of claims, CPU 23, and are implemented in step 100 of the processing procedure of the CPU 23. また、請求項の周波数制御装置はCPU23、及び、CPU23の処理手順のステップ104で実現されている。 The frequency control device according to claim is CPU 23, and are implemented in step 104 of the processing procedure of the CPU 23. また、請求項の広帯域電力出力装置は、CPU23、パルス電力を出力する信号発生装置21の他、CPU23の処理手順で、実現されている。 Also, broadband power output apparatus of claims, CPU 23, other signal generator 21 for outputting a pulse power, CPU 23 of the processing procedure is realized.

本発明は、電気自動車や電子機器などのバッテリへの給電を非接触で行う装置に用いることができる。 The present invention can be used in the apparatus for supplying power to the battery, such as electric vehicles and electronic devices in a non-contact manner.

1…送電装置 2…受電装置 1 ... the power transmission device 2 ... powered device
10…送電コイル 10 ... power transmission coil
11,41…結合コイル 12…給電コイル 41…出力コイル 11,41…結合コイル 11, 41 ... coupling coil 12 ... feeding coil 41 ... output coil 11, 41 ... coupling coil

Claims (11)

  1. 自己共鳴による送電コイルと自己共鳴による受電コイルとを結合させて磁気共鳴により無線で送電コイルから受電コイルへ電力を伝送するようにした磁気共鳴電力伝送方法において、 By combining the power receiving coil according to the power transmission coil and self resonance due to the self-resonance by magnetic resonance in a magnetic resonance power transmission method so as to transmit power to the power receiving coil from wirelessly transmitting coil,
    受電コイルによる受電電力が最大となる最大電力周波数を検出して、送電コイルによる送電電力の周波数をその最大電力周波数に一致させて、電力伝送することを特徴とする磁気共鳴電力伝送方法。 Receiving power from the receiving coil detects a maximum power frequency having the maximum frequency of the transmitted power by the power transmission coil to match its maximum power frequency, magnetic resonance power transmission method which is characterized in that power transmission.
  2. 前記送電コイルから送電する電力の周波数を、順次、変化させて、前記受電コイルにより電力を受電して、受電電力の周波数特性を検出し、その周波数特性、又は、その周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、前記送電コイル側に、フィードバックして、送電コイルによる送電電力を周波数を決定することを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴電力伝送方法。 The frequency of the electric power transmission from the power transmitting coil, sequentially varied, to receive power by the power receiving coil detects a frequency characteristic of the received power, frequency characteristics, or the reception power obtained from the frequency characteristic power frequency information but consisting of the maximum power frequency with the maximum, to the power transmission coil side, and feedback, magnetic resonance power transmission method according to claim 1, the transmitted power by the power transmission coil and determines the frequency .
  3. 前記送電コイルから送電する電力を、前記最大電力周波数を含む広帯域周波数として、送出し、前記受電コイルにより電力を受電して、その電力の時間変化特性を検出し、又は、その時間変化特性の周波数分析による周波数特性を検出し、前記時間変化特性、前記周波数特性、又は、前記周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、前記送電コイル側に、フィードバックして、送電コイルによる送電電力を周波数を決定することを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴電力伝送方法。 The electric power transmission from the power transmitting coil, a wideband frequency including the maximum power frequency, delivery, and receives power through the power receiving coil, detects a time variation characteristic of the power, or the frequency of the time variation characteristics It detects the frequency characteristics by analyzing the time variation characteristic, the frequency characteristic, or the power frequency information comprising the maximum power frequency receiving power obtained from the frequency characteristic is maximum, the power transmission coil side, and feedback , magnetic resonance power transmission method according to claim 1, characterized in that to determine the frequency of the transmission power by the power transmission coil.
  4. 前記最大電力周波数を検出するための試験送電電力は、最大電力周波数に一致させて送電する本送電電力よりも、小さい電力であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の磁気共鳴電力伝送方法。 Test transmission power for detecting the maximum power frequency magnetic resonance according to claim 2 or claim 3, characterized in that than the transmission power for transmitting to match the maximum power frequency, a small power power transmission method.
  5. 前記電力周波数情報のフィードバックは、前記送電コイルと前記受電コイルとは、別系統の送信アンテナ、受信アンテナにより行うことを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の磁気共鳴電力伝送方法。 Feedback of the power frequency information, the power transmission coil and the power receiving coil, a magnetic resonance according to any one of claims 2 to 4, characterized in that another system of transmitting antennas, the receiving antenna power transmission method.
  6. 前記電力周波数情報のフィードバックは、その情報を前記受電コイルから前記送電コイルへ送信することにより、行うことを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の磁気共鳴電力伝送方法。 Feedback of the power frequency information, by transmitting the information from the power receiving coil to said transmitting coil, a magnetic resonance power transmission method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that .
  7. 自己共鳴による送電コイルと、この送電コイルに送電電力を供給する送電装置と、この送電コイルと電磁結合する自己共鳴による受電コイルと、この受電コイルから電力を入力して負荷に電力を供給する受電装置とを有する磁気共鳴電力伝送装置において、 A transmitting coil by self-resonance, the power transmission device for supplying a transmitting coil power transmission power, a power receiving coil by self-resonance of the power transmission coil and the electromagnetic coupling, receiving supplies power to a load by inputting power from the receiving coil the magnetic resonance power transmission device having a device,
    前記受電装置は、 The power receiving device,
    受電コイルから受電電力の周波数特性を検出する周波数特性検出装置と、 A frequency characteristic detection apparatus for detecting a frequency characteristic of the received power from the receiving coil,
    前記周波数特性、又は、前記周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、前記送電装置に送信する送信装置と、を有し、 It said frequency characteristic, or the power frequency information comprising the maximum power frequency receiving power obtained from the frequency characteristic is the maximum, has a transmission device for transmitting to said transmission device,
    前記送電装置は、 The power transmission device,
    送電電力の周波数を可変できる送電周波数可変装置と、 A variable can be the power transmitting frequency variable device the frequency of the transmitted power,
    前記送電コイルから送電する送電電力の周波数を、順次、変化させる周波数走査装置と、 The frequency of the transmitted power to the power transmission from the power transmitting coil, successively, a frequency scanning device for varying,
    前記送信装置から送信された前記電力周波数情報を受信する受信装置と、 A receiver for receiving the power frequency information transmitted from the transmitting device,
    前記受信装置により受信された前記電力周波数情報が前記周波数特性である場合には、受信電力が最大となる前記最大電力周波数を検出して、その最大電力周波数に基づいて、前記送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、前記最大電力周波数に一致させ、前記電力周波数情報が前記最大電力周波数である場合には、その最大電力周波数に基づいて、前記送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、前記最大電力周波数に一致させる周波数制御装置と、を有する ことを特徴とする磁気共鳴電力伝送装置。 If the power frequency information received by the receiving device is in the frequency characteristic, the received power by detecting the maximum power frequency with a maximum, on the basis of the maximum power frequency, by the transmission frequency changing device the frequency of the transmitted power, the match to the maximum power frequency, when the power frequency information is the maximum power frequency, based on the maximum power frequency, the frequency of the transmitted power by the power transmitting variable frequency device, wherein magnetic resonance power transmission apparatus comprising: the frequency controller to match the maximum power frequency, the.
  8. 自己共鳴による送電コイルと、この送電コイルに送電電力を供給する送電装置と、この送電コイルと電磁結合する自己共鳴による受電コイルと、この受電コイルから電力を入力して負荷に電力を供給する受電装置とを有する磁気共鳴電力伝送装置において、 A transmitting coil by self-resonance, the power transmission device for supplying a transmitting coil power transmission power, a power receiving coil by self-resonance of the power transmission coil and the electromagnetic coupling, receiving supplies power to a load by inputting power from the receiving coil the magnetic resonance power transmission device having a device,
    前記受電装置は、 The power receiving device,
    受電コイルから受電電力の時間変化特性を検出し、又は、その時間変化特性の周波数分析によるり周波数特性を検出する周波数特性検出装置と、 Detecting a time variation characteristic of the received power from the receiving coil, or a frequency characteristic detection apparatus for detecting a frequency characteristic Ri by the frequency analysis of the time variation characteristic,
    前記時間変化特性、前記周波数特性、又は、前記周波数特性から得られる受電電力が最大となる最大電力周波数から成る電力周波数情報を、前記送電装置に送信する送信装置と、を有し、 The time variation characteristic, the frequency characteristic, or the power frequency information comprising the maximum power frequency receiving power obtained from the frequency characteristic is the maximum, has a transmission device for transmitting to said transmission device,
    前記送電装置は、 The power transmission device,
    送電電力の周波数を可変できる送電周波数可変装置と、 A variable can be the power transmitting frequency variable device the frequency of the transmitted power,
    前記送電コイルから送電する電力を、前記最大電力周波数を含む広帯域周波数として、送出する広帯域電力出力装置と、 The electric power transmission from the power transmitting coil, a wideband frequency including the maximum power frequency, broadband power output apparatus for delivering,
    前記送信装置から送信された前記電力周波数情報を受信する受信装置と、 A receiver for receiving the power frequency information transmitted from the transmitting device,
    前記受信装置により受信された前記電力周波数情報が、前記時間変化特性である場合には、その時間変化特性から前記周波数特性を求め、その周波数特性から前記最大電力周波数を検出し、前記周波数特性である場合には、受信電力が最大となる前記最大電力周波数を検出し、検出された最大電力周波数に基づいて、送電電力の周波数を、その最大電力周波数に一致させ、前記電力周波数情報が前記最大電力周波数である場合には、その最大電力周波数に基づいて、前記送電周波数可変装置による送電電力の周波数を、前記最大電力周波数に一致させる周波数制御装置と、を有する ことを特徴とする磁気共鳴電力伝送装置。 The power frequency information received by the receiving device, wherein when a time variation characteristic, the time the frequency characteristic from the change characteristics determined by detecting the maximum power frequency from the frequency characteristic in the frequency characteristic in some cases, detects the maximum power frequency the received power is maximum, based on the detected maximum power frequency, the frequency of the transmitted power, to match the maximum power frequency, maximum said power frequency information If it is the power frequency, based on the maximum power frequency, the power transmission frequency the frequency of the transmitted power by varying device, a magnetic resonance power and having a frequency control device to match the maximum power frequency transmission equipment.
  9. 前記最大電力周波数を検出するための試験送電電力は、前記最大電力周波数に一致させて送電する本送電電力よりも、小さい電力であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の磁気共鳴電力伝送装置。 Test transmission power for detecting the maximum power frequency magnetic according to claim 7 or 8, wherein said than the transmission power to match the maximum power frequency power with a small power resonance power transmission device.
  10. 前記受電装置は、前記電力周波数情報を、前記送電装置へ送信するための送信アンテナを有し、 The power receiving device, the power frequency information includes a transmit antenna for transmitting into the power transmission device,
    前記送電装置は、前記送信アンテナから送信された前記電力周波数情報を受信する受信アンテナを有することを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載の磁気共鳴電力伝送装置。 The power transmitting device, a magnetic resonance power transmission device according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it comprises a receiving antenna for receiving the power frequency information transmitted from the transmitting antenna.
  11. 前記送信アンテナは、前記受電コイルとし、前記受信アンテナは前記送電コイルとすることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴電力伝送装置。 The transmitting antenna, and the power receiving coil, a magnetic resonance power transmission device according to claim 10, wherein the receiving antenna is characterized in that said power transmission coil.
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