JP2012135108A - Feeding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給電システムに係り、給電コイルから受電コイルに非接触で電力を供給する給電システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system, and more particularly to a power supply system that supplies power from a power supply coil to a power reception coil in a contactless manner.
上述した給電システムとして、例えば図1及び図2に示すものが知られている(特許文献1)。同図に示すように、給電システム1は、給電手段としての給電部3と、受電手段としての受電部5と、を備えている。上記給電部3は、電力が供給される給電側ループアンテナ6と、給電側ループアンテナ6に電磁結合された給電側コイルとしての給電側ヘリカルコイル7と、が設けられている。上記給電側ループアンテナ6に電力が供給されると、その電力が電磁誘導により給電側ヘリカルコイル7に送られる。
As the power feeding system described above, for example, the one shown in FIGS. 1 and 2 is known (Patent Document 1). As shown in the figure, the
上記受電部5は、給電側ヘリカルコイル7と電磁共鳴する受電側ヘリカルコイル8と、この受電側ヘリカルコイル8に電磁結合された受電側ループアンテナ9と、が設けられている。給電側ヘリカルコイル7に電力が送られると、その電力が磁界の共鳴によって受電側ヘリカルコイル8にワイヤレスで送られる。
The
さらに、受電側ヘリカルコイル8に電力が送られると、その電力が電磁誘導によって受電側ループアンテナ9に送られて、この受電側ループアンテナ9に接続された負荷に供給される。上述した給電システム1によれば、給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8との電磁共鳴により非接触で給電側からの電力を受電側に供給することができる。
Further, when power is sent to the power receiving side
そして、上述した受電部5を自動車4に設け、給電部3を道路2などに設けることにより、上述した給電システム1を利用してワイヤレスで自動車4に搭載された負荷に電力を供給することが考えられている。
Then, by providing the power receiving
ところで、上述した自動車4に設けられた受電部5と道路2に設けられた給電部3との距離は、自動車4の車種によって異なる。即ち、受電部5の受電側ヘリカルコイル8と給電部3の給電側ヘリカルコイル7とのコイル間距離L1も、自動車4の車種によって異なる。例えば、スポーツカーなどの車高の低い車に受電部5を設けると、上記コイル間距離L1は短くなり、RV車などの車高の高い車に受電部5を設けると、上記コイル間距離L1が長くなる。
By the way, the distance between the
次に、本発明者らは、上述した図1に示す給電システム1の給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を206mmに固定した状態でコイル間距離L1を100mm〜400mmの範囲で変化させたときの受電側ループアンテナ9の通過特性S21及び反射特性S11を測定した。結果を図21〜図23に示す。
Next, the inventors set the inter-coil distance L 1 in a state where the antenna diameters R 11 and R 12 of the power feeding side and power receiving
図21からも分かるように、上述した給電システム1ではコイル間距離L1が変化すると、通過特性S21が変動してしまう。その主な原因は、図22及び図23に示されるように、給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8との整合のずれである。
As can be seen from Figure 21, when the distance between the coils L 1 in the
詳しく説明すると、給電側ループアンテナ6、受電側ループアンテナ9のアンテナ径R11、R12を206mmとすると、上記コイル間距離L1が200mmのときは臨界結合に近い状態であるが、それよりもコイル間距離L1が短くなると給電部3と受電部5との結合が密となり、双共振特性を示すため、通過特性S21が1となる周波数が変化する。
More specifically, assuming that the antenna diameters R 11 and R 12 of the power supply side loop antenna 6 and the power reception
従って、動作周波数を13.5MHz付近で固定した場合、コイル間距離L1が200mmのときは通過特性S21がほぼ1であり高効率であるが、コイル間距離L1が100mmに変動すると通過特性S21が0.65に低下して損失が増加してしまう。 Therefore, when the operating frequency is fixed at around 13.5 MHz, when the inter-coil distance L 1 is 200 mm, the pass characteristic S21 is almost 1 and high efficiency is obtained. However, when the inter-coil distance L 1 is changed to 100 mm, the pass characteristic is increased. S21 falls to 0.65 and the loss increases.
これに対して、コイル間距離L1が長くなると給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8との結合が疎となり、互いのインピーダンス整合が取れず、通過特性S21が低下して損失が増加してしまう。
In contrast, next loose binding to the inter-coil distance L 1 is longer and the power supply side
以上のことから明らかなように、コイル間距離L1が変動すると給電部3から受電部5への給電効率が変動して損失が増大してしまう、という問題があった。また、図19に示すように、給電側ループアンテナ6、給電側ヘリカルコイル7と、受電側ループアンテナ9、受電側ヘリカルコイル8と、の軸がずれる横ズレxが発生したときも、給電部3から受電部5への給電効率が変動して損失が増大してしまう、という問題があった。
As apparent from the above, there was feed efficiency from the
そこで、本発明は、給電側ヘリカルコイルと受電側ヘリカルコイルとの距離の変動や横ズレが発生しても給電部から受電部への高効率で電力を供給することができる給電システムを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a power feeding system that can supply power with high efficiency from the power feeding unit to the power receiving unit even if a variation in the distance between the power feeding side helical coil and the power receiving side helical coil or a lateral shift occurs. This is the issue.
上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、電力が供給される給電側ループアンテナ及び該給電側ループアンテナに電磁結合された給電側コイルが設けられた給電手段と、前記給電側コイルと電磁共鳴する受電側コイル及び該受電側コイルに電磁結合された受電側ループアンテナが設けられた受電手段と、を備えた給電システムにおいて、前記給電側ループアンテナ及び前記受電側ループアンテナの少なくとも一方を複数の部材に分割して設けて、これら前記複数の部材を動かして互いの接触位置を変えることにより、ループの大きさを可変に設けたことを特徴とする給電システムに存する。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記複数の部材が、ループを形成するように互いに重ねられて接触されていることを特徴とする請求項1に記載の給電システムに存する。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記複数の部材のうち少なくとも一つの端部に中央に向かって凹となる凹部が設けられ、前記凹部が設けられた部材に隣接する部材の端部が、前記凹部にスライド自在に挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の給電システムに存する。
According to a third aspect of the present invention, a recess that is concave toward the center is provided at at least one end of the plurality of members, and an end of a member adjacent to the member provided with the recess is the recess. The power feeding system according to
請求項4記載の発明は、前記複数の部材を駆動する駆動手段と、前記給電側ループアンテナ及び前記受電側ループアンテナの距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段により測定した距離に応じたループの大きさとなるように前記駆動手段を制御して前記複数の部材を駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の給電システムに存する。
According to a fourth aspect of the present invention, the driving means for driving the plurality of members, the distance measuring means for measuring the distance between the power feeding side loop antenna and the power receiving side loop antenna, and the distance measured by the distance measuring means 4. The power feeding system according to
請求項5記載の発明は、前記複数の部材を駆動する駆動手段と、前記受電側コイルでの反射量を測定する反射測定手段と、前記反射測定手段により測定した反射量に応じて前記駆動手段を制御して前記複数の部材を駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の給電システムに存する。
The invention according to
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの少なくとも一方を複数の部材に分割して設けて、これら複数の部材を動かして互いの接触位置を変えることにより、ループの大きさを可変に設けた。ループの大きさを変えると効率が変動するため、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの距離や横ズレに応じてループの大きさを変えることにより、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの距離が変動や横ズレが発生しても高効率で電力を供給することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, at least one of the feeding-side loop antenna and the power-receiving-side loop antenna is divided into a plurality of members, and the plurality of members are moved so that the mutual contact positions are set. By changing it, the size of the loop was made variable. Since the efficiency varies when the size of the loop is changed, the distance between the power supply side loop antenna and the power reception side loop antenna can be changed by changing the size of the loop in accordance with the distance between the power supply side loop antenna and the power reception side loop antenna and the lateral displacement. Even if fluctuations or lateral deviations occur, power can be supplied with high efficiency.
請求項2記載の発明によれば、複数の部材の両端部が、互いに重ねられて接触されているので、簡単な構成で複数の部材の接触位置を変えることができる。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、複数の部材のうち少なくとも一つの端部に中央に向かって凹となる凹部が設けられ、凹部が設けられた部材に隣接する部材の端部が、凹部にスライド自在に挿入されているので、簡単な構成で複数の部材の接触位置を変えることができる。
According to invention of
請求項4記載の発明によれば、距離測定手段が、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの距離を測定し、駆動制御手段が、距離測定手段により測定した距離に応じたループの大きさとなるように駆動手段を制御して複数の部材を駆動するので、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの距離が変動しても自動的に高効率で電力を供給できるようなループの大きさにすることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the distance measuring means measures the distance between the power feeding side loop antenna and the power receiving side loop antenna, and the drive control means has a loop size corresponding to the distance measured by the distance measuring means. In this way, the driving means is controlled to drive a plurality of members, so that the size of the loop can automatically supply power with high efficiency even if the distance between the feeding loop antenna and the receiving loop antenna varies. be able to.
請求項5記載の発明によれば、反射測定手段が、受電側コイルの反射量を測定し、駆動制御手段が、反射測定手段により測定した反射量に応じて駆動手段を制御して複数の部材を駆動するので、給電側ループアンテナ及び受電側ループアンテナの距離の変動及び横ズレの発生しても自動的に高効率で電力を供給できるようなループの大きさにすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the reflection measuring unit measures the reflection amount of the power receiving side coil, and the drive control unit controls the driving unit according to the reflection amount measured by the reflection measuring unit, and the plurality of members. Therefore, even when a variation in the distance between the feeding-side loop antenna and the receiving-side loop antenna and a lateral deviation occur, the loop can be sized to automatically supply power with high efficiency.
第1実施形態
以下、第1実施形態における本発明の給電システムを図面に基づいて説明する。図1は、本発明の給電システムの一実施形態を示す図である。図2(A)及び(B)はそれぞれ、図1に示す給電システムの構成を示す概略斜視図及び側面図である。同図に示すように、給電システム1は、道路2上などに設けられた給電手段としての給電部3と、自動車4の腹部分などに設けられた受電手段としての受電部5と、を備えている。
1st Embodiment Hereinafter, the electric power feeding system of this invention in 1st Embodiment is demonstrated based on drawing. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a power feeding system of the present invention. 2A and 2B are a schematic perspective view and a side view, respectively, showing the configuration of the power feeding system shown in FIG. As shown in the figure, the
上記給電部3は、図1及び図2に示すように、電力が供給される給電側ループアンテナ6と、給電側ループアンテナ6に電磁結合された給電側コイルとしての給電側ヘリカルコイル7と、が設けられている。この給電側ループアンテナ6は、ループ状に設けられていて、その軸が道路2から自動車4の腹部分に向かう方向、即ち鉛直方向に沿うように配置されている。上述した給電側ループアンテナ6には、図示しない交流電源から交流電力が供給されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記給電側ヘリカルコイル7は、例えば巻線を給電側ループアンテナ6の径よりも大きな径のコイル状に巻いて構成されている。給電側ヘリカルコイル7は、上記給電側ループアンテナ6の自動車4側に、給電側ループアンテナ6と同軸上に配置されている。本実施形態では、給電側ループアンテナ6は、給電側ヘリカルコイル7の最も自動車4から離れた側の巻線と同一平面上に配置されている。
The power supply side
これにより、給電側ループアンテナ6と給電側ヘリカルコイル7とは、互いに電磁結合する範囲内、即ち、給電側ループアンテナ6に交流電力が供給されて、交流電流が流れると給電側ヘリカルコイル7に誘導電流が発生するような範囲内で、互いに離間して設けられている。
As a result, the feeding-side loop antenna 6 and the feeding-side
上記受電部5は、給電側ヘリカルコイル7と電磁共鳴する受電側ヘリカルコイル8と、この受電側ヘリカルコイル8に電磁結合された受電側ループアンテナ9と、が設けられている。上記受電側ループアンテナ9には、図示しない車載バッテリなどの負荷が接続されている。また、受電側ループアンテナ9は、ループ状に設けられていて、その軸が自動車4の腹部分から道路2に向かう方向、即ち鉛直方向に沿うように配置されている。なお、受電側ループアンテナ9は、図2では説明を簡単にするために円ループで示しているが、実際には図12、図14及び図15のようになっている。この図12、図14及び図15に示す受電側ループアンテナ9の構成については後述する。
The
上記受電側ヘリカルコイル8は、給電側ヘリカルコイル7と同一に設けられていて、給電側、受電側ループアンテナ6、9の径よりも大きな径のコイルから成る。また、受電側ヘリカルコイル8は、上記受電側ループアンテナ9の道路2側に、受電側ループアンテナ9と同軸上に配置されている。本実施形態では、受電側ループアンテナ9は、受電側ヘリカルコイル8の最も道路2から離れた側の巻線と同一平面上に配置されている。
The power reception side
これにより、受電側ループアンテナ9と受電側ヘリカルコイル8とは、互いに電磁結合する範囲内、即ち、受電側ヘリカルコイル8に交流電流が流れると受電側ループアンテナ9に誘導電流が発生する範囲内に、互いに離間して設けられている。
As a result, the power receiving
上述した給電システム1によれば、自動車4が給電部3に近づいて給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8とが軸方向に間隔を空けて対向したときに、給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8とが電磁共鳴して給電部3から受電部5に非接触で電力を供給できる。
According to the
詳しく説明すると、上記給電側ループアンテナ6に交流電力が供給されると、その電力が電磁誘導により給電側ヘリカルコイル7に送られる。給電側ヘリカルコイル7に電力が送られると、その電力が磁界の共鳴によって受電側ヘリカルコイル8にワイヤレスで送られる。さらに、受電側ヘリカルコイル8に電力が送られると、その電力が電磁誘導によって受電側ループアンテナ9に送られて、この受電側ループアンテナ9に接続された負荷に供給される。
More specifically, when AC power is supplied to the power supply side loop antenna 6, the power is sent to the power supply side
次に、上述した給電システム1の詳細な構成を説明する前に、本発明の給電システム1の原理について説明する。まず、本発明者らは、給電側、受電側ループアンテナ6、9の径変動が通過特性S21、反射特性S11に与える影響を調べるべく、給電側ヘリカルコイル7と受電側ヘリカルコイル8とのコイル間距離L1を300mmに固定し、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を103mm、85mm、75mmと変化させた場合の通過特性S21及び反射特性S11を測定した。結果を図3〜図5に示す。同図に示すように、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を変化させると、コイル間距離L1は固定であっても通過特性S21及び反射特性S11が変化することが分かった。
Next, the principle of the
詳しくは、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を大きくすると、給電部3と受電部5との結合は疎の方向に変化して損失が増大し、小さくすると結合は密の方向に変化して、双共振特性を示すことが分かった。このことから、コイル間距離L1が短くなって結合が密になった場合には、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を大きくすることで結合を疎の方向に、コイル間距離L1が長くなって結合が疎になった場合には、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を小さくすることで結合を密の方向に制御し、境界結合付近で動作させればよいことが分かった。
Specifically, when the antenna diameters R 11 and R 12 of the power supply side and power reception
次に、本発明者らは、コイル間距離L1の変動に応じて給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を変動させた場合の通過特性S21及び反射特性S11を測定した。結果を図6及び図7に示す。図6及び図7に示す測定において、コイル間距離L1とアンテナ径R11、R12とは下記に示す表1のように設定されている。
なお、上述した図3〜図7に示す測定において、給電側、受電側ヘリカルコイル7、8としては、その径R21、R22が294mm、巻数が6.5巻、長さL21、L22が52mmのものを用いている。
In the measurement shown in FIGS. 3 to 7 described above, the power supply side and power reception side
同図に示すように、コイル間距離L1が変動しても給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を変化させることで、効率と周波数とを一定に保つことができる。即ち、コイル間距離L1が変動しても周波数13.3MHz付近で高効率を得ることができる。
As shown in the figure, even if the inter-coil distance L 1 varies, the efficiency and frequency can be kept constant by changing the antenna diameters R 11 and R 12 of the power supply side and power reception
ただし、コイル間距離L1が広がるに従って、高効率となる帯域は狭くなる傾向があるため、コイル間距離L1が一定以上広がると効率も低下する。このことにより、ある周波数(例えば13.3MHz)で高効率が得られるように最適に設計された給電側、受電側ヘリカルコイル7、8を用いれば、コイル間距離L1が変動しても、給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を変化させることで、高効率を保てることが分かった。
However, as the inter-coil distance L 1 increases, the high-efficiency band tends to be narrowed. Therefore, when the inter-coil distance L 1 increases beyond a certain level, the efficiency also decreases. Thus, a certain frequency (e.g., 13.3MHz) with high efficiency has been optimally designed so as to obtain the power feeding side, the use of the power-receiving-side
また、本発明者らは、共振周波数が変わっても上記特性が得られるか調べるべく、給電側、受電側ヘリカルコイル7、8の巻数を3にして共振周波数を26MHz付近にして、コイル間距離L1の変動に応じて給電側、受電側ループアンテナ6、9のアンテナ径R11、R12を変動させた場合の通過特性S21及び反射特性S11を測定した。結果を図8及び図9に示す。図8及び図9の測定において、コイル間距離L1とアンテナ径R11、R12とは下記に示す表2のように設定されている。
なお、図8及び図9に示す測定において、給電側、受電側ヘリカルコイル7、8の巻数を3巻としたため、その長さL21、L22が24mmとなったが、その他のパラメータは図3〜図7と同じである。
In the measurements shown in FIGS. 8 and 9, since the number of turns of the power supply side and power reception side
同図に示すように、共振周波数を26MHzにした場合も、コイル間距離L1が変動しても給電側、受電側ループアンテナ6、9の径を変化させることで、効率と周波数とを一定に保つことができる。即ち、コイル間距離L1が変動しても周波数26MHz付近で高効率を得ることができる。
As shown in the figure, even when the
従来でも説明したように、例えば、道路2に設置された給電部3から自動車4の腹部分に設置された受電部5に給電する場合に、そのコイル間距離L1は車種によって異なる(スポーツカーは低く、RV車は高い)。そこで、一般的には、車種毎に異なる大きさの給電側、受電側ループアンテナ6、9を設けることが考えられるが、これは給電側、受電側ループアンテナ6、9の種類が増えてしまい、コスト的に問題がある。
As described in the prior art, for example, in the case of power feeding from the
本実施形態では、ループの大きさを可変に設けた受電側ループアンテナ9を用いて、例えば製造段階で高効率が得られるような大きさに調整した受電側ループアンテナ9を備えた受電部5を取り付ける。これにより、車種を問わず共通の受電側ループアンテナ9を用いて高効率で給電を行うことができるので、受電側ループアンテナ9の種類が増えることなく、コストダウンを図ることができる。この受電側ループアンテナ9の大きさを可変とする構造については後述する。
In the present embodiment, the
上述したように道路2に設置された給電部3から自動車4の腹部分に設置された受電部5に給電し、そのコイル間距離L1が車種によって異なる場合には、自動車4に設けられた受電側ループアンテナ9の大きさだけを変化させて、道路2側に設けた給電側ループアンテナ6については大きさについては一定にしておくことが望ましい。そこで、本発明者らは、給電側ループアンテナ6のアンテナ径R11を250mmに固定し、コイル間距離L1の変動に応じて受電側ループアンテナ9のコイル半径R12みを変化させた場合の通過特性S21及び反射特性S11を測定した。結果を図10及び図11に示す。
To power the
同図に示すように、給電側ループアンテナ6のアンテナ径R11を固定しても受電側ループアンテナ9のアンテナ径R12を変化させることにより、コイル間距離L1が変動しても高効率で給電することができることが分かった。この場合、給電側、受電側ループアンテナ6、9の両者のアンテナ径R11、R12を変化させる場合に比べて、アンテナ径R11、R12の変動値が大きく必要となるため、対応可能なコイル間距離L1の変動幅は狭くなると考えられる。また、給電側、受電側ループアンテナ6、9の両者のアンテナ径R11、R12を変化させる場合に比べて、高効率となる帯域幅もやや狭くなる傾向がある。
As shown in the figure, by also securing the antenna diameter R 11 of the power feeding side loop antenna 6 to change the antenna diameter R 12 of the power receiving
次に、本発明の受電側ループアンテナ9の詳細な構成について図12を参照して説明する。図12に示すように、受電側ループアンテナ9は、四角ループを2つに分割するL字状部材91、92から構成されている。L字状部材91、92は、互いに同じ形、同じ大きさの帯板状に設けられている。これらL字状部材91、92は、四角ループが形成されるように互いに重ねて接触されている。この受電側ループアンテナ9によれば、L字状部材91、92を矢印Y1に示すように四角ループの対角線上に動かすことにより、その長さL3、即ちループの大きさを可変にすることができる。
Next, a detailed configuration of the power receiving
これらL字状部材91、92は、製造段階においてL字状部材91、92を矢印Y1に沿って動かすことにより車種に応じて長さL3が調整される。そして、接触部分の電気特性を良好に保つために、フィンガなどによりL字状部材91、92が互いに重なっている部分を挟んで保持することが望ましい。
These L-shaped
上述した図12に示す受電側ループアンテナ9の場合、ループから飛び出した部分が特性に悪影響を与えることが懸念される。そこで、本発明者らは、その悪影響について調べるべく、コイル間距離L1の変動に応じて図12に示す受電側ループアンテナ9の長さL3を変動させた場合の通過特性S21を測定した。結果を図13に示す。図13の測定において、コイル間距離L1と長さL3とは下記の表3に示すように設定されている。
同図からも明らかなように、コイル間距離L1が変動しても効率、周波数を一定に保つことができ、ループから飛び出した部分によって何ら悪影響が与えられないことが分かった。 As is apparent from the figure, even if the distance between the coils L 1 fluctuates efficiency can be kept constant frequency, was found not given bad influence any by a portion jumped out loop.
なお、上述した実施形態では、受電側ループアンテナ9を帯板状、かつ、L字状に設けた2つのL字状部材91、92から構成して、ループができるように互いに重ねることにより、受電側ループアンテナ9の大きさを可変に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。受電側ループアンテナ9としては、ループを分割する複数の部材から設けられていて、各部材を動かすことにより受電側ループアンテナ9の大きさが変えられるものであればよく、例えば、直線状の部材を4つ設けて、これら4つの部材を四角ループができるように互いに重ねて、受電側ループアンテナ9の大きさを可変に設けてもよい。
In the above-described embodiment, the power receiving-
第2実施形態
次に、第2実施形態について説明する。第1実施形態と第2実施形態とで大きく異なる点は、受電側ループアンテナ9の構成である。上述した第1実施形態では、受電側ループアンテナ9は2つのL字状部材91、92から構成されていたが、上述した第2実施形態では、図14に示すように、4つのL字状部材93〜96から構成されている。
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. The major difference between the first embodiment and the second embodiment is the configuration of the power receiving
上記L字状部材93、95は、その両端が中央部分よりも厚く設けられ、さらに中央部分に向かって凹となる凹部9Aが設けられている。また、上記L字状部材94、96に隣接するL字状部材94、96の両端は、上記凹部9Aにスライド可能に挿入されている。このように、L字状部材94、96の両端をL字状部材93、95の両端に設けた凹部9A内に挿入すると、四角ループが形成される。
Both ends of the L-shaped
また、凹部9A内でL字状部94、96の両端をスライドすることにより、四角ループの長さL3を可変にすることができる。この場合も、接触部分の電気特性を良好に保つために、フィンガなどによりL字状部材94、96の両端が挿入されたL字状部材93、95の両端を挟んで保持することが望ましい。
Further, by sliding the ends of the L-shaped
第3実施形態
次に、第3実施形態について説明する。第1実施形態と第3実施形態とで大きく異なる点は、受電側ループアンテナ9の構成である。上述した第2実施形態では、受電側ループアンテナ9は2つのL字状部材91、92から構成されていたが、第3実施形態では、図15に示すように、2つの半円弧状部材97及び98から受電ループアンテナ9が構成されている。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. A significant difference between the first embodiment and the third embodiment is the configuration of the power receiving
また、半円弧状部材97及び98の一端は、互いに重ねられ、さらにその状態で蝶番10により連結されている。即ち、半円弧状部材97及び98は、蝶番10を中心に回転可能に設けられている。また、半円弧状部材97及び98の他端は、上述した第1実施形態と同様に単に重ねられている。
Further, one ends of the
以上の構成によれば、半円弧状部材97の他端を図面左側、半円弧状部材98の他端を図面右側に動かすと、円ループの大きさが小さくなり、逆に、半円弧状部材97の他端を図面右側、半円弧状部材98の他端を図面左側に動かすと、円ループの大きさが大きくなる。この場合も、接触部分の電気特性を良好に保つために、フィンガなどにより半円弧状部材94、96の互いに重ねられた両端を挟んで保持することが望ましい。
According to the above configuration, when the other end of the
第4実施形態
次に、第4実施形態について説明する。上述した実施形態では、製造段階で車種毎に受電側ループアンテナ9の大きさを調整していたが、第4実施形態では、図16に示すように、受電側ループアンテナ9を構成するL字状部材91〜96や半円弧状部材97、98をそれぞれ駆動するモータなどの駆動手段としての駆動部10と、コイル間距離L1を測定する距離測定手段としての距離測定部11と、を設け、CPUなどの駆動制御手段として働く制御部12により、距離測定部11で測定したコイル間距離L1に応じたループの大きさとなるように駆動部10を制御してこれらL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を駆動することも考えられる。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described. In the embodiment described above, the size of the power reception
これにより、給電側ループアンテ7及び受電側ループアンテナ9のコイル間距離L1が変動しても自動的に高効率で電力を供給できるようなループの大きさにすることができる。なお、距離測定部11としては、例えば、赤外線やUWB無線などを用いることが考えられる。これにより自動的に高効率で電力を供給できるような大きさにすることができる。
This makes it possible to coil distance L 1 of the feed-
第5実施形態
次に、第5実施形態について説明する。上述した第4実施形態では、距離測定部11により測定したコイル間距離L1に応じてL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を駆動していたが、第5実施形態では、図17に示すように、距離測定部11の代わりに受電側ヘリカルコイル8の反射量を測定する反射測定部13を設け、制御部12により、反射測定部13で測定した反射特性S21が良くなるように駆動部10を制御してこれらL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を駆動することも考えられる。なお、上述した反射測定部13は、受電側ヘリカルコイル8に送られる電力を測定して、測定した電力から反射量を求める装置であり、例えば、方向性結合器やサーキュレータを用いることが考えられる。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment will be described. In the fourth embodiment described above, the
次に、上述した制御部12の詳細な動作について図18を参照して以下説明する。まず、制御部12は、反射測定部13で測定した受電側ヘリカルコイル8に供給される電力から給電部3からの給電が開始されたことを検出すると、ループ制御処理を開始する。まず、制御部12は、反射測定部13が求めた反射量を取り込み(ステップS1)、反射量が一定量以下か否かを判定する(ステップS2)。反射量が一定量以下であれば(ステップS2でY)、制御部12は再びステップS1に戻る。これに対して、反射量が一定量を超えていれば(ステップS2でN)、制御部12は、駆動部10を制御してループが大きくなる方向にL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を動かす(ステップS3)。
Next, detailed operation of the
次に、制御部12は、再び反射量を取り込んで(ステップS4)、ステップS3で動かした結果、反射量が減少したか否かを判定する(ステップS5)。反射量が減少していれば(ステップS5でY)、制御部12は、反射量が減少した結果、反射量が一定量以下になったか否かを判定する(ステップS6)。反射量が一定量以下であれば(ステップS6でY)、制御部12は再びステップS1に戻る。
Next, the
これに対して、反射量が一定量を超えていれば(ステップS6でN)、制御部12は、コイル間距離L1が短すぎて結合がまだ密の状態であると判定して、再び駆動部10を制御してループが大きくなる方向にL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を動かす(ステップS7)。その後、制御部12は、再び反射量を取り込んで(ステップS8)、取り込んだ反射量が一定量以下となるまで、ステップS7の動作を繰り返す。ステップS8で取り込んだ反射量が一定量以下になると(ステップS9でY)、制御部12は再びステップS1に戻る。
In contrast, the reflection amount exceeds the predetermined amount (N at step S6), and the
これに対して、反射量が減少していなければ(ステップS5でN)、制御部12は、コイル間距離L1が長すぎて結合が疎の状態であると判定して、逆に駆動部10を制御してループが小さくなる方向にL字状部材91〜96、半円弧状部材97、98を動かす(ステップS10)。その後、制御部12は、再び反射量を取り込んで(ステップS11)、取り込んだ反射量が一定量以下となるまで、ステップS10の動作を繰り返す。ステップS11で取り込んだ反射量が一定量以下になると(ステップS12でY)、制御部12は再びステップS1に戻る。上述した第5実施形態によれば、自動的に高効率で電力を供給できるような大きさにすることができる。
In contrast, if the amount of reflection has been reduced (N in step S5), and the
なお、上述した実施形態では、距離変化による効率低下を防ぐようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図19に示すように、給電側ループアンテナ6及び給電側ヘリカルコイル7の軸と、受電側ループアンテナ9及び給電側ヘリカルコイル7の軸と、の位置ズレxの変動による特性変化にも対応することができる。
In the above-described embodiment, the reduction in efficiency due to a change in distance is prevented, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 19, the characteristic change due to the variation of the positional deviation x between the axis of the power supply side loop antenna 6 and the power supply side
上記効果を確認するために本発明者らは、コイル間距離L1を200mmに固定して横ズレx(図19)の変動に対応して、図12に示す受電側ループアンテナ9の長さL3を変動させた場合に、反射特性S21を測定した。結果を図20に示す。図20の測定において、横ズレxと長さL3とは下記の表4のように設定されている。同図からも明らかなように、横ズレxが生じても給電側、受電側ループアンテナ6、9の大きさを変化させることで、効率と周波数とを一定に保つことができることが分かった。従って、上述した第5実施形態によれば、反射量を一定量以下となるようにループの大きさを制御することにより、コイル間距離L1の変動及び横ズレの変動の両者に対応できることが分かった。
また、上述した実施形態によれば、受電側ループアンテナ9のみのアンテナ径R12を変化させてコイル間距離L1の変動に対応していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、給電側ループアンテナ6のアンテナ径R11のみを変化させてもよいし、受電側ループアンテナ9及び給電側ループアンテナ6の両者のアンテナ径R12を変動させてもよい。
Further, according to the embodiment described above, corresponded to the variations in the distance between the coils L 1 by changing the antenna diameter R 12 of only the power receiving
また、上述した給電システム1は自動車4に電力を供給するシステムとして適用していたが、本発明はこれに限ったものではない。他のシステムに適用させてもよい。
Further, although the above-described
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 給電システム
3 給電部(給電手段)
5 受電部(受電手段)
6 給電側ループアンテナ
7 給電側ヘリカルコイル(給電側コイル)
8 受電側ヘリカルコイル(受電側コイル)
9 受電側ループアンテナ
10 駆動部(駆動手段)
11 距離測定部(距離測定手段)
12 制御部(駆動制御手段)
91〜96 L字状部材(部材)
97、98 半円弧状部材(部材)
1
5 Power receiving unit (power receiving means)
6 Feeding
8 Receiving side helical coil (Receiving side coil)
9 Receiving-
11 Distance measuring unit (distance measuring means)
12 Control unit (drive control means)
91-96 L-shaped member (member)
97, 98 Semicircular arc member (member)
Claims (5)
前記給電側ループアンテナ及び前記受電側ループアンテナの少なくとも一方を複数の部材に分割して設けて、これら前記複数の部材を動かして互いの接触位置を変えることにより、ループの大きさを可変に設けた
ことを特徴とする給電システム。 A power feeding means provided with a power feeding side loop antenna to which power is supplied, a power feeding side coil electromagnetically coupled to the power feeding side loop antenna, a power receiving side coil that electromagnetically resonates with the power feeding side coil, and an electromagnetic coupling to the power receiving side coil A power receiving system provided with a power receiving side loop antenna,
At least one of the feeding-side loop antenna and the power-receiving-side loop antenna is divided into a plurality of members, and the size of the loop is variably provided by moving the plurality of members to change the mutual contact position. A power supply system characterized by this.
ことを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 The power supply system according to claim 1, wherein the plurality of members are overlapped with each other so as to form a loop.
前記凹部が設けられた部材に隣接する部材の端部が、前記凹部にスライド自在に挿入されている
ことを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 A recess that is concave toward the center is provided at at least one end of the plurality of members,
The power feeding system according to claim 1, wherein an end of a member adjacent to the member provided with the recess is slidably inserted into the recess.
前記給電側ループアンテナ及び前記受電側ループアンテナの距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段により測定した距離に応じたループの大きさとなるように前記駆動手段を制御して前記複数の部材を駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の給電システム。 Driving means for driving the plurality of members;
Distance measuring means for measuring the distance between the power feeding side loop antenna and the power receiving side loop antenna;
Drive control means for driving the plurality of members by controlling the drive means so as to have a loop size corresponding to the distance measured by the distance measurement means;
The power feeding system according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記受電側コイルでの反射量を測定する反射測定手段と、
前記反射測定手段により測定した反射量に応じて前記駆動手段を制御して前記複数の部材を駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜3何れか1項に記載の給電システム。 Driving means for driving the plurality of members;
Reflection measurement means for measuring the amount of reflection at the power receiving coil;
Drive control means for driving the plurality of members by controlling the drive means according to the amount of reflection measured by the reflection measurement means;
The power feeding system according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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