JP2014197587A

JP2014197587A - Power transmission system

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Publication number: JP2014197587A
Application number: JP2013071922A
Authority: JP
Inventors: 山川　博幸; Hiroyuki Yamakawa; 博幸山川; 佐藤　健一郎; Kenichiro Sato; 健一郎佐藤
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP6216966B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power transmission system capable of preventing remarkable reduction in power transmission efficiency caused by unconformity between a primary resonator coil and secondary resonator coil.SOLUTION: A power transmission system comprises: a primary resonator 150 which is provided on the ground and includes a primary resonator coil 160 obtained by winding a conductor wire; and a secondary resonator 250 which is arranged so as to be opposite to the primary resonator 150, includes a secondary resonator coil 260 obtained by winding a conductor wire, and receives electric energy from the primary resonator 150 through an electromagnetic field. The primary resonator coil 160 includes a widening part 340 whose width extends into the inner peripheral side of the primary resonator coil 160.

Description

本発明は、磁気共鳴方式によってワイヤレスで電力の送受を行う電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a power transmission system that transmits and receives power wirelessly by a magnetic resonance method.

近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。 In recent years, development of technology for transmitting electric power (electric energy) wirelessly without using a power cord or the like has become active. Among wireless transmission methods, there is a technique called magnetic resonance as a technology that has attracted particular attention. This magnetic resonance method was proposed by a research group of Massachusetts Institute of Technology in 2007, and a technology related to this is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-501510.

磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。 A magnetic resonance wireless power transmission system efficiently transmits energy from a power transmission side antenna to a power reception side antenna by making the resonance frequency of the power transmission side antenna and the resonance frequency of the power reception side antenna the same. One of the major features is that the power transmission distance can be several tens of centimeters to several meters.

上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムを、電気自動車などの車両の給電ステーションで用いるような場合には、受電側アンテナを車両の底部に搭載しておき、この受電側アンテナに対して、地上に設けられた送電側アンテナから給電を行う方法が考えられる。 When such a magnetic resonance wireless power transmission system is used in a power supply station of a vehicle such as an electric vehicle, a power receiving antenna is mounted on the bottom of the vehicle, and the power receiving antenna is connected to the power receiving antenna. A method of feeding power from a power transmission antenna provided on the ground can be considered.

例えば、特許文献２（特開２０１０−６８６５７号公報）には、一方のアンテナを電気自動車のような移動体の底面部に搭載し、地上に設けた他方のアンテナから、ワイヤレスで電力伝送を行い、伝送された電力を電気自動車の電池に充電することが開示されている。
特表２００９−５０１５１０号公報特開２０１０−６８６５７号公報 For example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-68657), one antenna is mounted on the bottom of a moving body such as an electric vehicle, and power is transmitted wirelessly from the other antenna provided on the ground. It is disclosed that the transmitted electric power is charged in a battery of an electric vehicle.
Special table 2009-501510 JP 2010-68657 A

発明者らは、上記のような車両用の電力伝送システムを構成する上で、送電アンテナとして１次共振器コイルを含む１次共振器を用い、受電アンテナとして２次共振器コイルを含む２次共振器を用いると共に、電力伝送効率向上のため、１次共振器コイルのインダクタンスを、２次共振器コイルのインダクタンスより大きく設定している。１次側・２次側とで、上記のようなインダクタンスの関係を有するために、１次共振器コイルの形状は、２次共振器コイルのそれより、大きくなる。 In configuring the power transmission system for a vehicle as described above, the inventors use a primary resonator including a primary resonator coil as a power transmission antenna and a secondary including a secondary resonator coil as a power receiving antenna. While using a resonator, the inductance of the primary resonator coil is set to be larger than the inductance of the secondary resonator coil in order to improve power transmission efficiency. Since the primary side and the secondary side have the above-described inductance relationship, the shape of the primary resonator coil is larger than that of the secondary resonator coil.

図１３は従来の１次共振器コイル及び２次共振器コイルを説明する図である。１次共振器を構成する１次共振器コイルは１次共振器ケースに収納され、地面上に配される。また、２次共振器を構成する２次共振器コイルは２次共振器ケースに収納され、車両の底面部に取り付けられている。 FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional primary resonator coil and secondary resonator coil. The primary resonator coil constituting the primary resonator is housed in the primary resonator case and arranged on the ground. The secondary resonator coil constituting the secondary resonator is housed in the secondary resonator case and attached to the bottom surface of the vehicle.

上記のような１次共振器コイル及び２次共振器コイルを対向させ、電力伝送を実行するが、図１４はその際の、１次共振器コイル及び２次共振器コイルの対向パターンを説明する図である。図１４は車両などの他の構成を透過的にし、かつ、１次共振器コイル及び２次共振器コイルを鉛直上方からみた平面図である。 The primary resonator coil and the secondary resonator coil as described above are opposed to each other to execute power transmission. FIG. 14 illustrates the opposed pattern of the primary resonator coil and the secondary resonator coil at that time. FIG. FIG. 14 is a plan view of another configuration such as a vehicle made transparent, and the primary resonator coil and the secondary resonator coil viewed from vertically above.

図１４（Ａ）は、最大の電力伝送を行い得る状態で、１次共振器コイル及び２次共振器コイルが対向している場合を示しており、図１４（Ｂ）は、１次共振器コイル及び２次共振器コイルが、図１４（Ａ）の状態からずれて、対向している場合を示している。 FIG. 14A shows a case where the primary resonator coil and the secondary resonator coil face each other in a state where maximum power transmission can be performed, and FIG. 14B shows the primary resonator. The case where the coil and the secondary resonator coil are shifted from the state of FIG.

従来、図１４（Ｂ）に示すような両コイルの対向状態が、理想的な状態より若干ずれた状態でも電力伝送を行うことは可能であったが、１次共振器コイルと２次共振器コイルの間の結合係数が大幅に低下してしまい、電力伝送効率の大幅な低下を引き起こしてしまう、という問題があった。 Conventionally, it has been possible to transmit power even when the opposing state of both coils as shown in FIG. 14 (B) is slightly deviated from the ideal state, but the primary resonator coil and the secondary resonator There has been a problem that the coupling coefficient between the coils is greatly reduced, which causes a significant reduction in power transmission efficiency.

上記問題を解決するために、本発明に係る電力伝送システムは、地上に設置されて導体線が巻回された１次共振器コイルを含む１次共振器と、前記１次共振器と対向配置され、導体線が巻回された２次共振器コイルを含み、前記１次共振器から電磁場を介して電気エネルギーを受電する２次共振器と、を有し、前記１次共振器コイルの内周側に幅が広がる拡幅部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a power transmission system according to the present invention includes a primary resonator including a primary resonator coil installed on the ground and wound with a conductor wire, and disposed opposite to the primary resonator. A secondary resonator coil around which a conductor wire is wound, and a secondary resonator that receives electric energy from the primary resonator via an electromagnetic field. It has the wide part which a width | variety spreads to the peripheral side, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係る電力伝送システムは、前記１次共振器コイルは、略矩形の外周を有することを特徴とする。 The power transmission system according to the present invention is characterized in that the primary resonator coil has a substantially rectangular outer periphery.

また、本発明に係る電力伝送システムは、前記拡幅部は第１の幅を有し、前記拡幅部以外の部位は前記第１の幅より狭い第２の幅を有することを特徴とする。 Moreover, the power transmission system according to the present invention is characterized in that the widened portion has a first width, and a portion other than the widened portion has a second width that is narrower than the first width.

また、本発明に係る電力伝送システムは、前記拡幅部における巻き密度が、前記拡幅部以外の部位の巻き密度より、疎であることを特徴とする。 The power transmission system according to the present invention is characterized in that a winding density in the widened portion is sparser than a winding density in a portion other than the widened portion.

また、本発明に係る電力伝送システムは、前記拡幅部では、１つの造形用突片毎に前記導体線が係止される面が変わると共に、前記拡幅部以外の部位では、連続した２つの造形用突片で前記導体線が係止される面が変わることを特徴とする。 Further, in the power transmission system according to the present invention, in the widened portion, the surface on which the conductor wire is locked is changed for each shaping protrusion, and two continuous shaping is performed in a portion other than the widened portion. A surface on which the conductor wire is locked by the projecting piece is changed.

また、本発明に係る電力伝送システムは、前記１次共振器コイルを周回すると、巻き密度が異なる部位が混在することを特徴とする。 Further, the power transmission system according to the present invention is characterized in that when the primary resonator coil is circulated, portions having different winding densities are mixed.

本発明に係る電力伝送システムでは、前記１次共振器コイルは、略矩形の外周を有すると共に、
前記１次共振器コイルの内周側に幅が広がる拡幅部を有するので、
本発明に係る電力伝送システムによれば、
１次共振器コイルと２次共振器コイルの対向状態が、理想的な状態より若干ずれた状態でも、１次共振器コイルと２次共振器コイルの間の結合係数が大幅に低下してしまうことがなく、両コイルのずれによる電力伝送効率の大幅な低下を防ぐことが可能となる。 In the power transmission system according to the present invention, the primary resonator coil has a substantially rectangular outer periphery,
Since it has a widened portion that widens on the inner peripheral side of the primary resonator coil,
According to the power transmission system of the present invention,
Even if the opposing state of the primary resonator coil and the secondary resonator coil is slightly deviated from the ideal state, the coupling coefficient between the primary resonator coil and the secondary resonator coil is greatly reduced. In other words, it is possible to prevent a significant decrease in power transmission efficiency due to a shift between both coils.

本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。1 is a block diagram of a power transmission system according to an embodiment of the present invention. 電力伝送システムのインバーター部を示す図である。It is a figure which shows the inverter part of an electric power transmission system. 本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the electric power transmission system 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける１次共振器及び２次共振器の設置形態を説明する図である。It is a figure explaining the installation form of the primary resonator and the secondary resonator in the electric power transmission system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける１次共振器コイル及び２次共振器コイルを説明する図である。It is a figure explaining the primary resonator coil and the secondary resonator coil in the electric power transmission system which concern on embodiment of this invention. １次共振器コイル及び２次共振器コイルの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of a primary resonator coil and a secondary resonator coil. １次共振器コイルを造形するために利用される基材を示す図である。It is a figure which shows the base material utilized in order to model a primary resonator coil. １次共振器コイルの導体線の巻回パターンを説明する図である。It is a figure explaining the winding pattern of the conductor wire of a primary resonator coil. 巻回パターンの相違による巻き密度の相違を説明する図である。It is a figure explaining the difference in the winding density by the difference in a winding pattern. 本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける１次共振器コイル１６０を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the primary resonator coil 160 in the electric power transmission system which concerns on embodiment of this invention. 地上に配置される１次共振器コイルと車載２次共振器コイルのレイアウト例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a layout of the primary resonator coil arrange | positioned on the ground, and a vehicle-mounted secondary resonator coil. １次共振器コイル及び２次共振器コイルの対向パターンを説明する図である。It is a figure explaining the opposing pattern of a primary resonator coil and a secondary resonator coil. 従来の１次共振器コイル及び２次共振器コイルを説明する図である。It is a figure explaining the conventional primary resonator coil and secondary resonator coil. 電力伝送時の１次共振器コイル及び２次共振器コイルの対向パターンを説明する図である。It is a figure explaining the opposing pattern of the primary resonator coil at the time of electric power transmission, and a secondary resonator coil.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。なお、本実施形態においては、電力伝送システムを構成する送電側のアンテナとして１次共振器１５０を、また、受電側のアンテナとして２次共振器２５０を用いる例につき説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a power transmission system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example will be described in which the primary resonator 150 is used as a power transmission-side antenna and a secondary resonator 250 is used as a power-receiving antenna.

本発明のアンテナが用いられる電力伝送システムとしては、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムが想定されている。電力伝送システムは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両のユーザーはこの電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている２次共振器２５０と、前記１次共振器１５０とを対向させることによって電力伝送システムからの電力を受電する。 As a power transmission system using the antenna of the present invention, for example, a system for charging a vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) is assumed. Since the electric power transmission system transmits electric power to the vehicle as described above in a non-contact manner, the electric power transmission system is provided in a stop space where the vehicle can be stopped. The user of the vehicle stops the vehicle in a stop space where the power transmission system is provided, and makes the secondary resonator 250 mounted on the vehicle and the primary resonator 150 face each other, thereby causing the power transmission system. Receives power from.

電力伝送システムでは、電力伝送システム１００側の１次共振器１５０から、受電側システム２００側の２次共振器２５０へ効率的に電力を伝送する際、１次共振器１５０の共振周波数と、２次共振器２５０の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。 In the power transmission system, when power is efficiently transmitted from the primary resonator 150 on the power transmission system 100 side to the secondary resonator 250 on the power receiving system 200 side, the resonance frequency of the primary resonator 150, 2 By making the resonance frequency of the next resonator 250 the same, energy is efficiently transferred from the power transmission side antenna to the power reception side antenna.

電力伝送システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０１は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０１からの出力は電圧制御部１０２において、所定の電圧に昇圧されたりする。この電圧制御部１０２で生成される電圧の設定は主制御部１１０から制御可能となっている。 The AC / DC conversion unit 101 in the power transmission system 100 is a converter that converts an input commercial power source into a constant direct current. The output from the AC / DC converter 101 is boosted to a predetermined voltage by the voltage controller 102. Setting of the voltage generated by the voltage control unit 102 can be controlled from the main control unit 110.

インバーター部１０３は、電圧制御部１０２から供給される電圧から所定の交流電圧を生成して、整合器１０４に入力する。図２は電力伝送システムのインバーター部を示す図である。インバーター部１０３は、例えば図２に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱ_A乃至Ｑ_Dからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。 The inverter unit 103 generates a predetermined AC voltage from the voltage supplied from the voltage control unit 102 and inputs it to the matching unit 104. FIG. 2 is a diagram illustrating an inverter unit of the power transmission system. For example, as shown in FIG. 2, the inverter unit 103 includes four field effect transistors (FETs) composed of Q _{A to} Q _D connected in a full bridge system.

本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Bの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Cとスイッチング素子Ｑ_Dとの間の接続部Ｔ２との間に整合器１０４が接続される構成となっており、スイッチング素子Ｑ_A
とスイッチング素子Ｑ_Dがオンのとき、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオ
フとされ、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオンのとき、スイッチング素子
Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Dがオフとされることで、接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。なお、本実施形態においては、各スイッチング素子のスイッチングによって生成される矩形波の周波数の範囲は２０ｋＨｚ〜数１０００ｋＨｚ程度である。 In the present embodiment, between the connection portion T1 between the switching elements Q _A and Q _B connected in series and the connection portion T2 between the switching elements Q _C and Q _D connected in series. The matching device 104 is connected to the switching element Q _A.
When the switching element Q _D is on, the switching element Q _B and the switching element Q _C are off. When the switching element Q _B and the switching element Q _C are on, the switching element Q _A and the switching element Q _D are off. As a result, a rectangular wave AC voltage is generated between the connection portion T1 and the connection portion T2. In the present embodiment, the range of the frequency of the rectangular wave generated by the switching of each switching element is about 20 kHz to several 1000 kHz.

上記のようなインバーター部１０３を構成するスイッチング素子Ｑ_A乃至Ｑ_Dに対する駆動信号は主制御部１１０から入力されるようになっている。また、インバーター部１０３を駆動させるための周波数は主制御部１１０から制御することができるようになっている。 Drive signals for the switching elements Q _{A to} Q _D constituting the inverter unit 103 as described above are input from the main control unit 110. The frequency for driving the inverter unit 103 can be controlled from the main control unit 110.

整合器１０４は、所定の回路定数を有する受動素子から構成され、インバーター部１０３からの出力が入力される。そして、整合器１０４からの出力は１次共振器１５０に供給される。整合器１０４を構成する受動素子の回路定数は、主制御部１１０からの指令に基づいて調整することができるようになっている。主制御部１１０は、１次共振器１５０と２次共振器２５０とが共振するように整合器１０４に対する指令を行う。なお、整合器１０４は必須の構成ではない。 The matching unit 104 is composed of a passive element having a predetermined circuit constant, and receives an output from the inverter unit 103. The output from the matching unit 104 is supplied to the primary resonator 150. The circuit constants of the passive elements constituting the matching unit 104 can be adjusted based on a command from the main control unit 110. The main control unit 110 instructs the matching unit 104 so that the primary resonator 150 and the secondary resonator 250 resonate. The matching unit 104 is not an essential configuration.

１次共振器１５０は、誘導性リアクタンス成分を有する１次共振器コイル１６０と、容量性リアクタンス成分を有する１次共振器キャパシタ１７０とから構成されており、対向するようにして配置される車両搭載の２次共振器２５０と共鳴することで、１次共振器１５０から出力される電気エネルギーを２次共振器２５０に送ることができるようになっている。１次共振器１５０・２次共振器２５０は、電力伝送システム１００における磁気共鳴アンテナ部として機能する。 The primary resonator 150 includes a primary resonator coil 160 having an inductive reactance component and a primary resonator capacitor 170 having a capacitive reactance component, and is mounted on the vehicle so as to face each other. By resonating with the secondary resonator 250, the electrical energy output from the primary resonator 150 can be sent to the secondary resonator 250. The primary resonator 150 and the secondary resonator 250 function as a magnetic resonance antenna unit in the power transmission system 100.

電力伝送システム１００の主制御部１１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部１１０は、図示されている主制御部１１０と接続される各構成と協働するように動作する。 The main control unit 110 of the power transmission system 100 is a general-purpose information processing unit that includes a CPU, a ROM that holds a program that runs on the CPU, and a RAM that is a work area of the CPU. The main control unit 110 operates in cooperation with the components connected to the main control unit 110 shown in the figure.

また、通信部１２０は車両側の通信部２２０と無線通信を行い、車両との間でデータの送受を可能にする構成である。通信部１２０によって受信したデータは主制御部１１０に転送され、また、主制御部１１０は所定情報を通信部１２０を介して車両側に送信することができるようになっている。 The communication unit 120 is configured to perform wireless communication with the vehicle-side communication unit 220 so that data can be transmitted to and received from the vehicle. Data received by the communication unit 120 is transferred to the main control unit 110, and the main control unit 110 can transmit predetermined information to the vehicle side via the communication unit 120.

次に、車両側に設けられている構成について説明する。車両の受電側のシステムにおいて、２次共振器２５０は、１次共振器１５０と共鳴することによって、１次共振器１５０から出力される電気エネルギーを受電するものである。このような２次共振器２５０は、車両の底面部に取り付けられるようになっている。 Next, a configuration provided on the vehicle side will be described. In the system on the power receiving side of the vehicle, the secondary resonator 250 receives electric energy output from the primary resonator 150 by resonating with the primary resonator 150. Such a secondary resonator 250 is attached to the bottom surface of the vehicle.

２次共振器２５０は、誘導性リアクタンス成分を有する２次共振器コイル２６０と、容量性リアクタンス成分を有する２次共振器キャパシタ２７０とから構成されている。 The secondary resonator 250 includes a secondary resonator coil 260 having an inductive reactance component and a secondary resonator capacitor 270 having a capacitive reactance component.

２次共振器２５０で受電された交流電力は、整流部２０２において整流され、整流された電力は充電制御部２０３を通して電池２０４に蓄電されるようになっている。充電制御部２０３は主制御部２１０からの指令に基づいて電池２０４の蓄電を制御する。より具体的には、整流部２０２からの出力は充電制御部２０３において、所定の電圧値に昇圧又は降圧されて、電池２０４に蓄電されるようになっている。また、充電制御部２０３は電池２０４の残量管理なども行い得るように構成される。 The AC power received by the secondary resonator 250 is rectified by the rectification unit 202, and the rectified power is stored in the battery 204 through the charge control unit 203. The charging control unit 203 controls the storage of the battery 204 based on a command from the main control unit 210. More specifically, the output from the rectifying unit 202 is stepped up or down to a predetermined voltage value in the charge control unit 203 and stored in the battery 204. In addition, the charging control unit 203 is configured to be able to perform remaining amount management of the battery 204 and the like.

主制御部２１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵの
ワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部２１０は、図示されている主制御部２１０と接続される各構成と協働するように動作する。 The main control unit 210 is a general-purpose information processing unit that includes a CPU, a ROM that holds programs that run on the CPU, and a RAM that is a work area of the CPU. The main controller 210 operates in cooperation with the components connected to the main controller 210 shown in the figure.

インターフェイス部２１５は、車両の運転席部に設けられ、ユーザー（運転者）に対し所定の情報などを提供したり、或いは、ユーザーからの操作・入力を受け付けたりするものであり、表示装置、ボタン類、タッチパネル、スピーカーなどで構成されるものである。ユーザーによる所定の操作が実行されると、インターフェイス部２１５から操作データとして主制御部２１０に送られ処理される。また、ユーザーに所定の情報を提供する際には、主制御部２１０からインターフェイス部２１５に対して、所定情報を表示するための表示指示データが送信される。 The interface unit 215 is provided in the driver's seat of the vehicle and provides predetermined information to the user (driver) or accepts an operation / input from the user. A touch panel, a speaker, and the like. When a predetermined operation by the user is executed, the interface unit 215 sends the operation data to the main control unit 210 for processing. Further, when providing predetermined information to the user, display instruction data for displaying the predetermined information is transmitted from the main control unit 210 to the interface unit 215.

また、車両側の通信部２２０は送電側の通信部１２０と無線通信を行い、送電側のシステムとの間でデータの送受を可能にする構成である。通信部２２０によって受信したデータは主制御部２１０に転送され、また、主制御部２１０は所定情報を通信部２２０を介して送電システム側に送信することができるようになっている。 Further, the vehicle-side communication unit 220 is configured to perform wireless communication with the power transmission-side communication unit 120 and to transmit and receive data to and from the power transmission-side system. Data received by the communication unit 220 is transferred to the main control unit 210, and the main control unit 210 can transmit predetermined information to the power transmission system side via the communication unit 220.

電力伝送システムで、電力を受電しようとするユーザーは、上記のような送電側のシステムが設けられている停車スペースに車両を停車させ、インターフェイス部２１５から充電を実行する旨の入力を行う。これを受けた主制御部２１０は、充電制御部２０３からの電池２０４の残量を取得し、電池２０４の充電に必要な電力量を算出する。算出された電力量と送電を依頼する旨の情報は、車両側の通信部２２０から送電側のシステムの通信部１２０に送信される。これを受信した送電側システムの主制御部１１０は電圧制御部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に電力を伝送するようになっている。 In the power transmission system, a user who wants to receive power inputs the information indicating that charging is performed from the interface unit 215 by stopping the vehicle in the stop space where the power transmission side system as described above is provided. Receiving this, the main control unit 210 obtains the remaining amount of the battery 204 from the charge control unit 203 and calculates the amount of power necessary for charging the battery 204. The calculated amount of power and information to request power transmission are transmitted from the vehicle side communication unit 220 to the communication unit 120 of the power transmission side system. The main control unit 110 of the power transmission side system that has received the information controls the voltage control unit 102, the inverter unit 103, and the matching unit 104 to transmit power to the vehicle side.

次ぎに、以上のように構成される１次共振器１５０・２次共振器２５０それぞれの回路定数（インダクタンス成分、キャパシタンス成分）について説明する。図３は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００の等価回路を示す図である。 Next, circuit constants (inductance component and capacitance component) of the primary resonator 150 and the secondary resonator 250 configured as described above will be described. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the power transmission system 100 according to the embodiment of the present invention.

本発明に係る電力伝送システム１００においては、１次共振器１５０の回路定数（インダクタンス成分、キャパシタンス成分）と、２次共振器２５０の回路定数とは、あえて異なるように構成することで、伝送効率を向上させるようにしている。 In the power transmission system 100 according to the present invention, the circuit constants (inductance component, capacitance component) of the primary resonator 150 and the circuit constants of the secondary resonator 250 are intentionally different from each other, so that the transmission efficiency can be improved. To improve.

図３に示す等価回路において、１次共振器１５０のインダクタンス成分がＬ₁、キャパ
シタンス成分がＣ₁、抵抗成分がＲt₁であり、２次共振器２５０のインダクタンス成分が
Ｌ₂、キャパシタンス成分がＣ₂、抵抗成分がＲt₂であり、１次共振器１５０と２次共振器２５０との間の相互インダクタンスがＭであることを示している。なお、抵抗成分Ｒt₁及び抵抗成分Ｒt₂は導線などの内部抵抗であり、意図的に設けられているものではない。また、Ｒは電池２０４の内部抵抗を示している。また、１次共振器１５０と２次共振器２５０との間の結合係数はＫによって示される。 In the equivalent circuit shown in FIG. 3, the inductance component of the primary resonator 150 is L ₁ , the capacitance component is C ₁ , the resistance component is Rt ₁ , the inductance component of the secondary resonator 250 is L ₂ , and the capacitance component is C ₂ , the resistance component is Rt ₂ , and the mutual inductance between the primary resonator 150 and the secondary resonator 250 is M. The resistance component Rt ₁ and the resistance component Rt ₂ are internal resistances such as conductive wires, and are not intentionally provided. R represents the internal resistance of the battery 204. The coupling coefficient between the primary resonator 150 and the secondary resonator 250 is indicated by K.

また、本実施形態においては、１次共振器１５０は、インダクタンス成分Ｌ₁、キャパ
シタンス成分Ｃ₁である直列共振器を、また、２次共振器２５０は、インダクタンス成分
Ｌ₂、キャパシタンス成分Ｃ₂である直列共振器を構成するものと考える。 In the present embodiment, the primary resonator 150 is a series resonator having an inductance component L ₁ and a capacitance component C ₁ , and the secondary resonator 250 is an inductance component L ₂ and a capacitance component C ₂ . Consider a series resonator.

まず、磁気共鳴方式の電力伝送では、電力伝送システム１００側の１次共振器１５０から、受電側システム２００側の２次共振器２５０へ効率的に電力を伝送する際、１次共振器１５０の共振周波数と、２次共振器２５０の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナ（１次共振器１５０）から受電側アンテナ（２次共振器２５０）に対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにしている。このための条件は、下式（１）によって表すこ
とができる。 First, in the magnetic resonance type power transmission, when power is efficiently transmitted from the primary resonator 150 on the power transmission system 100 side to the secondary resonator 250 on the power receiving side system 200 side, By making the resonance frequency and the resonance frequency of the secondary resonator 250 the same, energy is efficiently transferred from the power transmission side antenna (primary resonator 150) to the power reception side antenna (secondary resonator 250). Like to do. The condition for this can be expressed by the following formula (1).

これを、インダクタンス成分がＬ₁、キャパシタンス成分がＣ₁、インダクタンス成分がＬ₂、キャパシタンス成分がＣ₂のみの関係で示すと、下式（２）に要約することができる。

This can be summarized by the following equation (2) when the inductance component is L ₁ , the capacitance component is C ₁ , the inductance component is L ₂ , and the capacitance component is C ₂ only.

また、１次共振器１５０のインピーダンスは下式（３）により、また、２次共振器２５０のインピーダンスは下式（４）により、表すことができる。なお、本明細書においては、下式（３）及び下式（４）によって定義される値をそれぞれの共振器のインピーダンスとして定義する。

Further, the impedance of the primary resonator 150 can be expressed by the following equation (3), and the impedance of the secondary resonator 250 can be expressed by the following equation (4). In the present specification, values defined by the following expressions (3) and (4) are defined as impedances of the respective resonators.

磁気共鳴方式の電力伝送システム１００の受電側システムにおいて、電池２０４が定電圧充電モードに移行すると、電池２０４の電圧が一定なので、充電電力によって入力インピーダンスが変化する。電池２０４への充電電力が大きければ入力インピーダンスは低く、充電電力が小さければ入力インピーダンスは高くなる。受電側における２次共振器２５０は、効率の面から、電池２０４の充電電力に応じた入力インピーダンスに近いインピーダンスに設定することが望ましい。

In the power receiving side system of the magnetic resonance type power transmission system 100, when the battery 204 shifts to the constant voltage charging mode, the voltage of the battery 204 is constant, so the input impedance changes depending on the charging power. If the charging power to the battery 204 is large, the input impedance is low, and if the charging power is small, the input impedance is high. The secondary resonator 250 on the power receiving side is desirably set to an impedance close to the input impedance corresponding to the charging power of the battery 204 in terms of efficiency.

一方、送電側における電源から見た１次共振器１５０への入力インピーダンスは、効率の面から高ければ高いほどよい。これは電源の内部抵抗分により電流の２乗比例でロスが発生するためである。 On the other hand, the input impedance to the primary resonator 150 viewed from the power source on the power transmission side is better as it is higher in terms of efficiency. This is because a loss occurs in proportion to the square of the current due to the internal resistance of the power supply.

以上のことから、（３）式で示される１次共振器１５０のインピーダンスと、（４）式で示される２次共振器２５０のインピーダンスとの間には、下式（５）の関係が満たされることが望ましい。 From the above, the relationship of the following equation (5) is satisfied between the impedance of the primary resonator 150 expressed by the equation (3) and the impedance of the secondary resonator 250 expressed by the equation (4). It is desirable that

これを、インダクタンス成分がＬ₁、キャパシタンス成分がＣ₁、インダクタンス成分がＬ₂、キャパシタンス成分がＣ₂のみの関係で示すと、下式（６）に要約することができる。

This can be summarized by the following equation (6) when the inductance component is L ₁ , the capacitance component is C ₁ , the inductance component is L ₂ , and the capacitance component is C ₂ only.

本発明に係る電力伝送システム１００においては、１次共振器１５０の回路定数と、２次共振器２５０の回路定数とが上記の式（２）及び式（６）を満たすようにされているために、受電側システムで電池２０４の充電を行う場合に、効率的な電力伝送を行うことが可能となる。

In the power transmission system 100 according to the present invention, the circuit constant of the primary resonator 150 and the circuit constant of the secondary resonator 250 satisfy the above formulas (2) and (6). In addition, when the battery 204 is charged by the power receiving side system, efficient power transmission can be performed.

さらに電池２０４の内部インピーダンスとの関係についても言及する。受電側システムにおいて、電池２０４に対して効率的に充電が行える条件として、２次共振器２５０のインピーダンスと、電池２０４のインピーダンスとが整合していることを挙げることができる。 Further, the relationship with the internal impedance of the battery 204 will also be mentioned. In the power receiving side system, as a condition for efficiently charging the battery 204, the impedance of the secondary resonator 250 and the impedance of the battery 204 can be matched.

すなわち、本実施形態では、式（２）及び式（６）の条件に加えて、さらに、式（４）の２次共振器２５０のインピーダンスと電池２０４のインピーダンスRとの間に、 That is, in the present embodiment, in addition to the conditions of the expressions (2) and (6), the impedance between the secondary resonator 250 of the expression (4) and the impedance R of the battery 204 is

の関係を持たせることで、受電側システムで電池２０４の充電を行う場合、システム全体として、効率的な電力伝送を行うことを可能としている。

Thus, when the battery 204 is charged in the power receiving side system, efficient power transmission can be performed as the entire system.

次に、以上のように構成される電力伝送システム１００における１次共振器コイル１６０についてより詳しく説明する。 Next, the primary resonator coil 160 in the power transmission system 100 configured as described above will be described in more detail.

これまで説明したように、本実施形態に係る電力伝送システム１００では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両搭載電池への充電を行うために用いられる。図４は本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける１次共振器１５０及び２次共振器２５０の設置形態を説明する図である。 As described so far, the power transmission system 100 according to the present embodiment is used to charge a vehicle-mounted battery such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV). FIG. 4 is a diagram illustrating an installation form of the primary resonator 150 and the secondary resonator 250 in the power transmission system according to the embodiment of the present invention.

図４に示すように、１次共振器１５０を構成する１次共振器コイル１６０及び１次共振器キャパシタ１７０は１次共振器ケース１４０に収納され、地面上に配される。一方、２次共振器２５０を構成する２次共振器コイル２６０及び２次共振器キャパシタ２７０は２次共振器ケース２４０に収納され、車両の底面部に取り付けられている。 As shown in FIG. 4, the primary resonator coil 160 and the primary resonator capacitor 170 constituting the primary resonator 150 are housed in the primary resonator case 140 and are disposed on the ground. On the other hand, the secondary resonator coil 260 and the secondary resonator capacitor 270 constituting the secondary resonator 250 are housed in the secondary resonator case 240 and attached to the bottom surface of the vehicle.

図５は本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける１次共振器コイル１６０及び２次共振器コイル２６０を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 in the power transmission system according to the embodiment of the present invention.

図５は１次共振器１５０が収納される１次共振器ケース１４０、及び、２次共振器２５０が収納される２次共振器ケース２４０を抜き出して示す図である。なお、本図においては、１次共振器１５０の１次共振器コイル１６０のみを示し、１次共振器キャパシタ１７０は図示省略している。同様に、２次共振器２５０の２次共振器コイル２６０のみを示し、２次共振器キャパシタ２７０は図示省略している。 FIG. 5 is a diagram illustrating a primary resonator case 140 in which the primary resonator 150 is accommodated and a secondary resonator case 240 in which the secondary resonator 250 is accommodated. In this figure, only the primary resonator coil 160 of the primary resonator 150 is shown, and the primary resonator capacitor 170 is not shown. Similarly, only the secondary resonator coil 260 of the secondary resonator 250 is shown, and the secondary resonator capacitor 270 is not shown.

さらに、１次共振器ケース１４０、２次共振器ケース２４０内の、１次共振器コイル１６０、２次共振器コイル２６０をそれぞれ抜き出して示した図が図６である。 Further, FIG. 6 is a diagram showing the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 extracted from the primary resonator case 140 and the secondary resonator case 240, respectively.

１次共振器コイル１６０、及び、２次共振器コイル２６０は、基材に、導体線が巻きかけられることで構成されている。巻きかけられた導体線は、全体として、斜線部のような専有面積を有するコイルとなる。 The primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 are configured by winding a conductor wire around a base material. The wound conductor wire as a whole becomes a coil having an exclusive area such as a hatched portion.

図７は１次共振器コイル１６０を造形するために利用される基材３００を示す図である。 FIG. 7 is a view showing a base material 300 used for modeling the primary resonator coil 160.

基材３００は、第１面３０１と、これと表裏の関係にある第２面３０２とを有する基板状の部材であり、例えばポリカーボネートやポリプロピレンなどの誘電正接が小さい材料を用いて構成することが好ましい。 The base material 300 is a substrate-like member having a first surface 301 and a second surface 302 that has a front and back relationship with the first surface 301. For example, the base material 300 can be configured using a material having a small dielectric loss tangent such as polycarbonate or polypropylene. preferable.

この基材３００は、略矩形状の平板部をなす基部３１０と、この基部３１０から放射状に延出する複数の第１種コイル造形用突片３２１、第２種コイル造形用突片３２２とから構成されている。 The base 300 includes a base 310 that forms a substantially rectangular flat plate portion, and a plurality of first type coil shaping protrusions 321 and second type coil shaping protrusions 322 that extend radially from the base 310. It is configured.

ここで、第１種コイル造形用突片３２１は、前記基部３１０の長辺側に設けられる切り込み部３１５から延出するような構成となっている。上記のような切り込み部３１５が設けられているため、第１種コイル造形用突片３２１は、第２種コイル造形用突片３２２より、略矩形状の基部３１０から長さｄ内方側から延出するようになっている。本実施形態では、この第２種コイル造形用突片３２２で、後述する拡幅部３４０を形成するようにしている。 Here, the first type coil shaping projecting piece 321 is configured to extend from a cut portion 315 provided on the long side of the base portion 310. Since the cut portion 315 as described above is provided, the first type coil shaping projection piece 321 is longer than the second type coil shaping projection piece 322 from the substantially rectangular base 310 in the length d inward side. It is designed to extend. In the present embodiment, a widened portion 340, which will be described later, is formed by the second type coil shaping protrusion 322.

第１種コイル造形用突片３２１、第２種コイル造形用突片３２２は、第１面３０１又は第２面３０２のいずれか一方側に導体線４００が通され、導体線４００を係止するために利用される。これにより、導体線４００で１次共振器コイル１６０の形状が維持される。 In the first type coil shaping protrusion 321 and the second type coil shaping protrusion 322, the conductor wire 400 is passed through one side of the first surface 301 or the second surface 302, and the conductor wire 400 is locked. Used for. Thereby, the shape of the primary resonator coil 160 is maintained by the conductor wire 400.

ただし、第１種コイル造形用突片３２１では、１つの第１種コイル造形用突片３２１毎に導体線４００が係止される面が変わるのに対して、第２種コイル造形用突片３２２では、基本的には、連続した２つの第２種コイル造形用突片３２２で導体線４００が係止される面が変わるようになっている。 However, in the first type coil shaping projection piece 321, the surface on which the conductor wire 400 is locked is changed for each one type 1 coil shaping projection piece 321, whereas the second type coil shaping projection piece 321. In 322, basically, the surface on which the conductor wire 400 is locked by two continuous second type coil shaping protrusions 322 is changed.

次に、以上のような基材３００で造形する際の導体線４００の巻回パターンの１例について図８を参照して説明する。図８は１次共振器コイル１６０の導体線４００の巻回パターンを説明する図である。なお、導体線４００としては、複数の導体素線を集合させた撚り線を用いることが好ましい。 Next, an example of the winding pattern of the conductor wire 400 when modeling with the base material 300 as described above will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining a winding pattern of the conductor wire 400 of the primary resonator coil 160. In addition, as the conductor wire 400, it is preferable to use the strand wire which assembled the some conductor strand.

図８において、矢印はコイルを巻回する際の順序を示している。図８において、例えば、導体線４００をＸから巻き始め、反時計回りに各コイル造形用突片３２２に導体線４０
０を係止させつつ、１次共振器コイル１６０を巻回していく場合について説明する。 In FIG. 8, the arrows indicate the order in which the coil is wound. In FIG. 8, for example, the conductor wire 400 starts to be wound from X, and the conductor wire 40 is applied to each coil shaping protrusion 322 counterclockwise.
A case where the primary resonator coil 160 is wound while 0 is locked will be described.

Ｘから巻き始め、図中（ａ）に示す第２種コイル造形用突片３２２に導体線４００を係止することにより、導体線４００を巻回し始めたとすると、まず、（ａ）に示す２つの第２種コイル造形用突片３２２にかけては、第２種コイル造形用突片３２２の第１面３０１側において、導体線４００を係止させる。 Assuming that the conductor wire 400 starts to be wound by starting the winding from X and locking the conductor wire 400 to the second type coil shaping protrusion 322 shown in FIG. The conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the second type coil shaping projection piece 322 over the two second type coil shaping projection pieces 322.

続いて、（ｂ）に示す２つの第２種コイル造形用突片３２２にかけては、第２種コイル造形用突片３２２の第２面３０２側において、導体線４００を係止させる。 Subsequently, the conductor wire 400 is locked on the second surface 302 side of the second type coil shaping projection piece 322 over the two second type coil shaping projection pieces 322 shown in FIG.

逆に、（ｃ）に示す２つの第２種コイル造形用突片３２２にかけては、第２種コイル造形用突片３２２の第１面３０１側において、導体線４００を係止させる。 On the other hand, the conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the second type coil shaping projecting piece 322 over the two second type coil shaping projecting pieces 322 shown in FIG.

続いて、（ｄ）に示す２つの第２種コイル造形用突片３２２にかけては、第２種コイル造形用突片３２２の第２面３０２側において、導体線４００を係止させる。 Subsequently, the conductor wire 400 is locked on the second surface 302 side of the second type coil shaping projecting piece 322 over the two second type coil shaping projecting pieces 322 shown in FIG.

次の、（ｅ）では、１つのみの第２種コイル造形用突片３２２に対して、第２種コイル造形用突片３２２の第１面３０１側において、導体線４００を係止させる。 Next, in (e), the conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the second type coil shaping projection piece 322 with respect to only one second type coil shaping projection piece 322.

コイルを巻回していく上で、第１種コイル造形用突片３２１に進む直前の第２種コイル造形用突片３２２に対しては、連続した２つの第２種コイル造形用突片３２２で導体線４００を係止させるのではなく、１つの第２種コイル造形用突片３２２のみに導体線４００を係止させる。 As the coil is wound, two continuous second type coil forming protrusions 322 are used for the second type coil forming protrusion 322 immediately before proceeding to the first type coil forming protrusion 321. Rather than locking the conductor wire 400, the conductor wire 400 is locked only by one second-type coil shaping protrusion 322.

続く、（ｆ）では、１つの第１種コイル造形用突片３２１に対して、第１種コイル造形用突片３２１の第２面３０２側において、導体線４００を係止させる。 Subsequently, in (f), the conductor wire 400 is locked to one second-type coil shaping protrusion 321 on the second surface 302 side of the first-type coil shaping protrusion 321.

続く、（ｇ）では、１つの第１種コイル造形用突片３２１に対して、第１種コイル造形用突片３２１の第１面３０１側において、導体線４００を係止させる。 Subsequently, in (g), the conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the first type coil shaping projecting piece 321 with respect to one first type coil shaping projection piece 321.

次は、再び、第２種コイル造形用突片３２２に導体線４００を係止させるので、２つの第２種コイル造形用突片３２２毎に、導体線４００を係止する面を代えていく。すなわち、続く、（ｈ）に示す２つの第２種コイル造形用突片３２２にかけては、第２種コイル造形用突片３２２の第２面３０２側において、導体線４００を係止させる。 Next, again, the conductor wire 400 is locked to the second type coil shaping protrusion 322, so the surface for locking the conductor wire 400 is changed for each of the two second type coil shaping protrusions 322. . That is, the conductor wire 400 is latched on the second surface 302 side of the second type coil shaping protrusion 322 shown in FIG.

以下、同様のパターンで、第１種コイル造形用突片３２１及び第２種コイル造形用突片３２２に導体線４００を巻きかけていき、１次共振器コイル１６０を構成する。 The primary resonator coil 160 is configured by winding the conductor wire 400 around the first type coil shaping protrusion 321 and the second type coil shaping protrusion 322 in the same pattern.

次に、以上のような巻回パターンで、導体線４００を基材３００に巻きかけていくメリットを説明する。 Next, the merit of winding the conductor wire 400 around the base material 300 with the winding pattern as described above will be described.

図９は巻回パターンの相違による巻き密度の相違を説明する図である。図において、斜線がけされた矩形部は、コイル造形用突片を側方から見たものである。また、コイル造形用突片の上方が第１面側で、下方が第２面側である。また、図において、点線で囲まれた部分は、ｎ周目に巻かれた導体線４００と、（ｎ＋１）周目に巻かれた導体線４００とが交差する導体線の交差箇所を示している。 FIG. 9 is a diagram for explaining a difference in winding density due to a difference in winding pattern. In the figure, the hatched rectangular portion is a side view of the coil shaping protrusion. Further, the upper side of the coil shaping protrusion is the first surface side, and the lower side is the second surface side. Further, in the figure, the portion surrounded by a dotted line indicates the intersection of the conductor line where the conductor wire 400 wound on the nth turn intersects with the conductor line 400 wound on the (n + 1) th turn. .

図９（Ａ）は１つのコイル造形用突片毎に導体線４００が係止される面が変わる場合を示している。この場合、上記交差箇所は、全てのコイル造形用突片の間となることがわかる。 FIG. 9A shows a case where the surface on which the conductor wire 400 is locked changes for each one of the coil shaping protrusions. In this case, it can be seen that the intersection is between all the coil shaping protrusions.

図９（Ｂ）は連続した２つのコイル造形用突片毎に導体線４００が係止される面が変わる場合を示している。この場合、上記交差箇所は、１つおきのコイル造形用突片間となることがわかる。 FIG. 9B shows a case where the surface on which the conductor wire 400 is locked is changed for every two continuous coil shaping projection pieces. In this case, it can be seen that the intersection is between every other coil shaping protrusion.

以上から、図９（Ａ）に示す巻回パターンを採用した場合に比べて、図９（Ｂ）に示す巻回パターンを採用した場合には、巻き密度が密となる。 From the above, when the winding pattern shown in FIG. 9B is adopted, the winding density becomes dense compared to the case where the winding pattern shown in FIG. 9A is adopted.

なお、本明細書では、同じスペースで導体線４００がより密となる巻回パターンであればなるほど、巻き密度が高いコイルであるものとして定義する。また、「巻き密度」は、単位面積当たりの巻き数に比例する。 In the present specification, the winding pattern is defined as a coil having a higher winding density as the winding pattern in which the conductor wire 400 becomes denser in the same space. The “winding density” is proportional to the number of windings per unit area.

図１０は、図８で説明した巻回パターンによって巻回した、本実施形態に係る１次共振器コイル１６０を模式的に示す図である。 FIG. 10 is a diagram schematically showing the primary resonator coil 160 according to the present embodiment wound by the winding pattern described in FIG.

本実施形態に係る１次共振器コイル１６０では、基材３００の切り込み部３１５が設けられ、第１種コイル造形用突片３２１が延出するところは、上記のように図９（Ａ）の巻回パターンが採用されているので、同じ回数導体線４００を巻回するにしても、図９（Ｂ）の巻回パターンより多くのスペースが必要となり、１次共振器コイル１６０の内周側に幅が広がる拡幅部３４０が形成されるようになる。すなわち、１次共振器コイル１６０における拡幅部３４０では第１の幅Ｗ₁を有し、拡幅部３４０以外の部位は前記第１の幅Ｗ₁より狭い第２の幅Ｗ₂を有するものとなる。 In the primary resonator coil 160 according to this embodiment, the notch 315 of the base material 300 is provided, and the first type coil shaping protrusion 321 extends as shown in FIG. 9A as described above. Since the winding pattern is adopted, even if the conductor wire 400 is wound the same number of times, more space is required than the winding pattern of FIG. 9B, and the inner periphery side of the primary resonator coil 160 A widened portion 340 having a wider width is formed. That is, the widened portion 340 in the primary resonator coil 160 has the first width W ₁ , and the portions other than the widened portion 340 have the second width W ₂ narrower than the first width W _1. .

また、本実施形態に係る１次共振器コイル１６０では、拡幅部３４０における巻き密度が、拡幅部３４０以外の部位の巻き密度より、疎であることが特徴となる。したがって、本実施形態では、図１０に示すように、１次共振器コイル１６０を周回すると、巻き密度が密となる部位と、巻き密度が疎となる部位とが交互に存在することとなり、１次共振器コイル１６０では巻き密度が密となる部位と、巻き密度が疎となる部位とが混在するものである。 Further, the primary resonator coil 160 according to the present embodiment is characterized in that the winding density in the widened portion 340 is sparser than the winding density in a portion other than the widened portion 340. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, when the primary resonator coil 160 is circulated, there are alternately portions where the winding density is dense and portions where the winding density is sparse. In the next resonator coil 160, a portion where the winding density is dense and a portion where the winding density is sparse are mixed.

次に、以上のような１次共振器コイル１６０を電力伝送システム１００で用いるメリットについて説明する。 Next, the merit of using the primary resonator coil 160 as described above in the power transmission system 100 will be described.

図１１は地上に配置される１次共振器コイル１６０と車載２次共振器コイル２６０のレイアウト例を説明する図である。図１１は、車両を１次共振器１５０が設置されている停車スペースに停車させて、車両搭載の２次共振器２５０と、１次共振器１５０とを対向させることによって電力伝送システム１００で電力伝送を行う際の各コイルのレイアウトを示す図であり、車両などの他の構成を透過的に鉛直上方からみたものを示している。 FIG. 11 is a diagram for explaining a layout example of the primary resonator coil 160 and the in-vehicle secondary resonator coil 260 arranged on the ground. FIG. 11 shows that the vehicle is stopped in a stop space where the primary resonator 150 is installed, and the secondary resonator 250 mounted on the vehicle and the primary resonator 150 are opposed to each other so that the electric power is transmitted in the power transmission system 100. It is a figure which shows the layout of each coil at the time of performing transmission, and has shown what looked at other structures, such as a vehicle, transparently from the perpendicular | vertical upper direction.

また、図１２は１次共振器コイル１６０及び２次共振器コイル２６０の対向パターンを説明する図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the opposing patterns of the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260.

図１１及び図１２（Ａ）は、最も伝送効率が高い理想的な状態で１次共振器コイル及び２次共振器コイルが対向している場合を示している。これに対して、図１２（Ｂ）は、１次共振器コイル１６０及び２次共振器コイル２６０が、図１２（Ａ）の状態からずれて、対向している場合を示している。 FIG. 11 and FIG. 12A show a case where the primary resonator coil and the secondary resonator coil face each other in an ideal state with the highest transmission efficiency. On the other hand, FIG. 12B shows a case where the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 are opposed to each other with a deviation from the state of FIG.

本発明に係る電力伝送システム１００においては、図１２（Ｂ）に示すような両コイルの対向状態が、理想的な状態より若干ずれた状態でも、１次共振器コイル１６０には拡幅部３４０が設けられているため、１次共振器コイル１６０と２次共振器コイル２６０とが
、垂直方向から見て重なっている面積が従来例に比して多くなり、１次共振器コイル１６０と２次共振器コイル２６０の間の結合係数が大幅に低下してしまうことがない。このため、図１２（Ｂ）に示すような両コイルの対向パターンでも、電力伝送効率の大幅な低下を引き起こしてしまうことがない。 In the power transmission system 100 according to the present invention, the widened portion 340 is provided in the primary resonator coil 160 even when the opposing state of both coils as shown in FIG. 12B is slightly deviated from the ideal state. Therefore, the area where the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 overlap with each other when viewed from the vertical direction is larger than that of the conventional example, and the primary resonator coil 160 and the secondary resonator coil 260 overlap. The coupling coefficient between the resonator coils 260 is not significantly reduced. For this reason, even if the opposing pattern of both coils as shown in FIG. 12 (B), the power transmission efficiency is not significantly reduced.

１００・・・電力伝送システム
１０１・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０２・・・電圧制御部
１０３・・・インバーター部
１０４・・・整合器
１１０・・・主制御部
１２０・・・通信部
１４０・・・１次共振器ケース
１５０・・・１次共振器
１６０・・・１次共振器コイル
１７０・・・１次共振器キャパシタ
２０１・・・２次共振器
２０２・・・整流部
２０３・・・充電制御部
２０４・・・電池
２１０・・・主制御部
２１５・・・インターフェイス部
２２０・・・通信部
２４０・・・２次共振器ケース
２５０・・・２次共振器
２６０・・・２次共振器コイル
２７０・・・２次共振器キャパシタ
３００・・・基材
３０１・・・第１面
３０２・・・第２面
３１０・・・基部
３１５・・・切り込み部
３２１・・・第１種コイル造形用突片
３２２・・・第２種コイル造形用突片
３４０・・・拡幅部
４００・・・導体線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power transmission system 101 ... AC / DC conversion part 102 ... Voltage control part 103 ... Inverter part 104 ... Matching device 110 ... Main control part 120 ... Communication part 140- Primary resonator case 150 ... Primary resonator 160 ... Primary resonator coil 170 ... Primary resonator capacitor 201 ... Secondary resonator 202 ... Rectifier 203 ... Charging control unit 204 ... battery 210 ... main control unit 215 ... interface unit 220 ... communication unit 240 ... secondary resonator case 250 ... secondary resonator 260 ... 2 Secondary resonator coil 270 ... secondary resonator capacitor 300 ... base material 301 ... first surface 302 ... second surface 310 ... base 315 ... notch 321 ... first Projection piece 322 for seed coil shaping ... second Coil shaped projecting piece 340 ... wide portions 400 ... conductor wire

Claims

A primary resonator including a primary resonator coil installed on the ground and wound with a conductor wire;
A secondary resonator disposed opposite to the primary resonator and including a secondary resonator coil around which a conductor wire is wound, and receiving electrical energy from the primary resonator via an electromagnetic field,
An electric power transmission system comprising: a widened portion having a widened width on an inner peripheral side of the primary resonator coil.

The power transmission system according to claim 1, wherein the primary resonator coil has a substantially rectangular outer periphery.

The power transmission system according to claim 1, wherein the widened portion has a first width, and a portion other than the widened portion has a second width that is narrower than the first width. .

The power transmission system according to any one of claims 1 to 3, wherein a winding density in the widened portion is sparser than a winding density in a portion other than the widened portion.

In the widened portion, the surface on which the conductor wire is locked changes for each modeling protrusion, and
The power transmission according to any one of claims 1 to 4, wherein a surface on which the conductor wire is locked is changed by two continuous modeling protrusions in a portion other than the widened portion. system.

6. The power transmission system according to claim 1, wherein when the primary resonator coil circulates, parts having different winding densities are mixed.