JP2014220499A - 互いに置き換え可能な給電側共振器および受電側共振器を有する無線送電システムの変換器 - Google Patents

互いに置き換え可能な給電側共振器および受電側共振器を有する無線送電システムの変換器 Download PDF

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Abstract

【課題】給電側変換器および受電側変換器を使用して電源からの電力を電気負荷に伝送する無線送電システムを提供する。【解決手段】無線送電システム10は、電気車両20のための無線充電システムの一部として使用される。給電側変換器12内の給電側共振器コイル、および受電側変換器16内の受電側共振器コイルは、実質的に同一であり、互いに置き換え可能である。変換器12、16内の共振器を保持する構造、ならびに給電側変換器12および受電側変換器16内の共振器24に接地面を提供する板もまた、実質的に同一であり、互いに置き換え可能である。各共振器は、キャリア巻取り器またはボビンで形成され、このキャリア巻取り器またはボビンは、磁心を封入する実質的に同一でかつ互いに置き換え可能な2つの半体を有し、電線コイルが巻装される。【選択図】図1

Description

[0001]本発明は一般に、無線送電システムに関し、より詳細には、実質的に同一でかつ互いに置き換え可能な給電側および受電側の共振器を有する、無線送電システムに関する。
[0002]無線送電システムは、以下で給電側共振器と呼ばれる第1の共振器構造を組み込むことが知られており、この第1の共振器構造は、電源からの電気エネルギーを磁界に変換し、かつその磁界を介して以下で受電側共振器と呼ばれる離間された第2の共振器構造に磁気エネルギーを伝送するように構成された、同調共振回路を含む。受電側共振器もまた、磁界を受け取ってその磁界をモータまたは電池パックなどの電気負荷に供給される電気エネルギーに変換するように構成された、同調共振回路を含む。そのような無線送電システムは、電気車両またはハイブリッド車両の電池パックなどのエネルギー蓄積デバイスを充電するために使用することができる。そのようなシステムでは、給電側共振器は、例えば車庫の床や駐車場の表面といった表面上に配置するか埋設することができ、受電側共振器は、車両上に配置することができる。あるいは、給電側共振器は道路に埋設してもよく、受電側共振器は、車両の移動中にエネルギーを受け取って、直接車両のモータに電力を供給するか、または車両の電池を充電することができる。
[0003]背景技術の節で論じられた主題は、単に背景技術の節で言及したことを理由に、従来技術であると見なされるべきではない。同様に、背景技術の節で述べられた、または背景技術の節の主題に関連する問題は、従来技術においてこれまで認識されてきたと見なされるべきではない。背景技術の節における主題は、それら自体も発明となりうる異なる手法を表しているにすぎない。
本発明の目的は、実質的に同一でかつ互いに置き換え可能な給電側および受電側の共振器を有する、無線送電システムを提供することである。
[0004]本発明の一実施形態によれば、以下でシステムと呼ばれる無線送電システムが提供される。システムは、誘導結合された給電側共振器および受電側共振器を使用して、電源からの電力を電気負荷に伝送する。各共振器は、実質的に同一の2つの半体を有する絶縁分割キャリア巻取り器組立体を含む。分割キャリア巻取り器の各半体は、内側磁心保持ポケットおよび外側コイル保持面を画定する。高い透磁率を有する材料で形成された磁心タイルが、各キャリア巻取り器組立体の内側磁心保持ポケットに収容される。各共振器はまた、各キャリア巻取り器組立体の外側コイル保持面に巻回された電線コイルを含む。実質的に同一の2つの共振器は、システムの給電側共振器または受電側共振器として置き換え可能に使用することができる。
[0005]システムは、給電側共振器を収容するように構成された第1のハウジングと、第1のハウジングの内部に給電側共振器を固定するように構成された第1の共振器保持器とをさらに含む。システムはまた、受電側共振器を収容するように構成された第2のハウジングと、第2のハウジングの内部に受電側共振器を固定するように構成された第2の共振器保持器とを含む。第1の共振器保持器および第2の共振器保持器は、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である。
[0006]システムは、給電側共振器に電気接地面を提供するように構成され、第1のハウジングに固定されるように構成された、第1の接地板をさらに含むことができる。システムはまた、受電側共振器に電気接地面を提供する構成され、第2のハウジングに固定されるように構成された、第2の接地板を含む。第1の接地板および第2の接地板は、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である。
[0001]本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、限定的ではない例として提示されたにすぎない本発明の好ましい実施形態に関する以下の「発明を実施するための形態」を読むことにより、より明らかになるであろう。
[0002]次に、例として添付の図面を参照しながら、本発明を説明する。
[0003]一実施形態による無線送電システムの側面図である。 [0004]一実施形態による図1の無線送電システムの、給電側変換器の上面斜視図である。 [0005]一実施形態による図1の無線送電システムの、給電側変換器の底面斜視図である。 [0006]一実施形態による図1の無線送電システムの、給電側変換器の分解斜視図である。 [0007]一実施形態による図1の無線送電システムの、受電側変換器の上面斜視図である。 [0008]一実施形態による図1の無線送電システムの、受電側変換器の底面斜視図である。 [0009]一実施形態による図1の無線送電システムの、受電側変換器の分解斜視図である。 [0010]図4Aは一実施形態による図2A〜図2Cの給電側変換器または図3A〜図3Cの受電側変換器の、共振器組立体の斜視図である。 [0011]図4Bは一実施形態による図2A〜図2Cの給電側変換器または図3A〜図3Cの受電側変換器の、共振器組立体の分解斜視図である。 [0012]一実施形態による図2A〜図2Cの給電側変換器または図3A〜図3Cの受電側変換器を組み立てる方法の流れ図である。
[0013]図1は、電気車両を無線で充電するのに適した、2つの変換器を含む無線送電システム10の、限定的ではない一例を示す。第1の変換器12は、電気車両充電器などの電源14に結合された、給電側変換器12である。第2の変換器16は、電気車両またはハイブリッド車両20の電池パックなどの電気負荷18に結合された、受電側変換器16である。図1に示されるように、給電側変換器12は、駐車場の駐車面22上に配置され、受電側変換器16は、車両20に装着される。給電側変換器12は、電源14からの電気エネルギーを、受電側変換器16に伝送される磁気エネルギーに変換する。次いで、受電側変換器16は、磁気エネルギーを、電気負荷18に供給される電気エネルギーに変換する。
[0014]給電側変換器12の限定的ではない一例が、図2A〜図2Cに示されている。給電側変換器12は、給電側変換器ハウジング26内に収容された給電側共振器24を含む。給電側変換器ハウジング26は、給電側変換器カバー28、給電側変換器シール30、および給電側変換器取付け板32を含む。
[0015]受電側変換器16の限定的ではない一例が、図3A〜図3Cに示されている。受電側変換器16は、受電側変換器ハウジング34内に収容された受電側共振器24を含む。受電側変換器ハウジング34は、受電側変換器カバー36、受電側変換器シール38、および受電側変換器取付け板40を含む。給電側変換器ハウジング26と受電側変換器ハウジング34との違いは、異なる動作環境で駆動されること、および、各変換器ハウジング26、34の取付け要件である。変換器ハウジング26、34内に取り付けられる給電側共振器24および受電側共振器24は、実質的に同一の2つの共振器組立体24を給電側共振器24または受電側共振器24として交換可能に使用することができるように、設計される。
[0016]変換器カバー28、36は、給電側および受電側の共振器24間の磁界に影響を及ぼすことがないように、ポリプロピレン(PP)プラスチックなどの非導電材料で形成されることが好ましい。変換器カバー28、36は、射出成形、シート成形、または当業者によく知られた他のプラスチック製作方法を使用して製作することができる。変換器カバー28、36は、共振器組立体24ならびに変換器12、16の他の構成要素を保持するように構成された、空洞を画定する。取付け板32、40は、陽極処理アルミニウムなどの耐食金属で形成されることが好ましい。本明細書で使用される場合、アルミニウムは、元素アルミニウムのみならず、アルミニウム含有合金をも指す。周辺シール30、38は、変換器カバー28、36を取付け板32、40に対して密閉し、かつ、水や土、道路用塩などの汚染物質が変換器ハウジング26、34に入って変換器ハウジング26、34内に収容された共振器組立体24および他の構成要素と接触しないようにするために、シリコーンゴムなどの柔軟な材料で形成される。取付け板32、40は、ねじ部品(図示せず)により、変換器カバー28、36に固定される。しかし、接着剤、鋲、または熱かしめなどの、変換器カバー28、36を取付け板32、40に締結する他の方法が、代わりに採用されてもよい。取付け板32、40は、変換器ハウジング26、34に構造を提供し、また、車両20または駐車面22への変換器12、16の取り付けを可能にするための取付け機構を提供する。取付け板32、40は、アルミニウムの板を機械加工することによって形成されることが好ましい。取付け板は機械加工部品であるので、各取付け板32、40の取付け機構は、変換器ハウジング26、34の変換器カバー28、36の設計に影響を及ぼすことなしに、変換器12、16の各用途に応じてあつらえることができる。
[0017]共振器組立体24の限定的ではない一例が、図4Aおよび図4Bに示されている。共振器組立体24は、実質的に同一の2つのキャリア巻取り器(carrier-winder)半体44を有する、以下でキャリア巻取り器42と呼ばれる全体的に平坦なキャリア巻取り器組立体42を含む。キャリア巻取り器42は、全体的に矩形の形状を有する。各キャリア巻取り器半体44は、キャリア巻取り器半体44の内部の磁心保持ポケット46と、キャリア巻取り器半体44の外部上の外側コイル保持面48とを画定する。本明細書で使用される場合、内部および外部とは、キャリア巻取り器半体44がキャリア巻取り器42において配向されたときの内側および外側を指す。磁心保持ポケット46は、キャリア巻取り器42の内部に空洞を画定する。磁心保持ポケット46、コイル保持面48、および他の特徴などのキャリア巻取り器半体44の各特徴は、2つのキャリア巻取り器半体44が接合されたときにこれらの特徴が整列するように、対称である。キャリア巻取り器半体44は、ねじ部品(図示せず)によって互いに取り付けられる。しかし、接着剤、鋲、または熱かしめなどの、キャリア巻取り器半体44を締結する他の方法が、代わりに採用されてもよい。キャリア巻取り器42は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)またはポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックなどの誘電材料で形成される。キャリア巻取り器半体44は、射出成形、または当業者によく知られている他のプラスチック製作方法を使用して製作することができる。
[0018]共振器はまた、フェライト、ケイ素鋼、カルボニル鉄、または金属ガラス材料などの高い透磁率を有する材料で形成された磁心タイル50を含む。磁心タイル50は、キャリア巻取り器42内の磁心保持ポケット46の空洞に収容される。磁心タイル50は、実質的に平坦な矩形の板として特徴付けられる。磁心タイル50は、共振器組立体24によって生成された磁束の線を集中させるための磁心として作用する。経済的に製造することができる磁心タイル50のサイズは、共振器に必要とされる磁心よりも小さいサイズに制限されうる。その場合、各共振器組立体24のキャリア巻取り器42は、より小さな複数の磁心タイル50A〜50Fを収容することができる。複数の磁心タイル50A〜50Fを収容するために、キャリア巻取り器半体44は、複数の磁心保持ポケット46を画定することができる。
[0019]共振器は、各キャリア巻取り器42のコイル保持面48に巻回される電線コイル52をさらに含む。キャリア巻取り器42は、電線コイル52のためのボビンとして機能する。電線コイル52を形成する電線は、リッツ線として当技術分野で一般に知られている、絶縁された撚線であることが好ましい。電線コイル52は、銅またはアルミニウムの材料で形成されるが、他の導電材料が使用されてもよい。本明細書で使用される場合、銅は、銅含有合金、または元素銅を指しうる。コイル保持面は、電線コイル52を所定の位置に保持するのを支援するために、電線コイル52の一部分を少なくとも部分的に収容するように構成された溝などの特徴を、キャリア巻取り器42の外部上に画定する。電線コイル52は、例えばナイロン製結束バンド(図示せず)により、キャリア巻取り器42に固定されうる。
[0020]図4Aに示された共振器組立体24は、全体的に平坦な矩形の形状を有する。矩形の形状により、車両への応用においては、車両20の直下、および給電側変換器12と受電側変換器16との間に十分な路上隙をもたらす、給電側変換器12および受電側変換器16が提供される。円環形状などの他の形状を有する、共振器組立体24の他の実施形態も想定されうる。
[0021]図2Cおよび図3Cに戻り参照すると、共振器組立体24は、共振器保持器54により、変換器ハウジング26、34の空洞内に固定される。各共振器保持器54は、ねじ部品(図示せず)により、変換器カバー28、36のうちの一方に固定される。しかし、接着剤、鋲、または熱かしめなどの、共振器保持器54を変換器カバー28、36に締結する他の方法が、代わりに採用されてもよい。受電側変換器ハウジング34内で受電側共振器24を固定するのに使用される共振器保持器54と、給電側変換器ハウジング26内で給電側共振器24を固定するのに使用される共振器保持器54は、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である。共振器保持器54は、給電側および受電側の共振器24間の磁界に影響を及ぼすことがないように、PBTまたはPETプラスチックなどの非導電材料で形成されることが好ましい。共振器保持器54は、射出成形、または当業者によく知られた他のプラスチック製作方法を使用して製作することができる。
[0022]図2Cおよび図3Cに示されるように、給電側変換器12および受電側変換器16はそれぞれ、共振器に電気接地面を提供するように構成された接地板56を含む。接地板56は、銅などの高導電材料で形成されることが好ましい。図2Cに示されるように、給電側変換器接地板56は、給電側変換器ハウジング26に固定される。図3Cに示されるように、受電側変換器接地板56は、受電側変換器ハウジング34に固定される。給電側変換器接地板56および受電側変換器接地板56は、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である。
[0023]図2Cおよび図3Cに示されるように、給電側変換器12は、給電側変換器同調回路網58をさらに含み、受電側変換器16は、受電側変換器同調回路網60を含む。給電側変換器同調回路網58および受電側変換器同調回路網60の機械的な形状要素は同一とすることができるが、給電側変換器同調回路網58のインダクタンス値は、給電側共振器24の共振周波数と受電側共振器24の共振周波数とを別々に調整することができるように、受電側変換器同調回路網60のインダクタンス値とは異なる値にすることができる。受電側変換器同調回路網60および給電側変換器同調回路網58は、コンデンサ回路、ならびに抵抗器および/または誘導器(図示せず)などの他の電子構成部品を含むことができ、これらはそれぞれの変換器ハウジング26、34内に締結されたプリント回路基板上に取付けられる。
[0024]キャリア巻取り器42および磁心タイル50の寸法、電線コイル52における電線の線径および巻数、ならびに電線コイル52および磁心タイル50に使用される材料は、共振器組立体24の共振周波数を定めることになる要因の一部である。給電側および受電側の共振器24の共振周波数を判定するために使用される方法は、当業者にはよく知られている。
[0025]図5は、無線送電システム10のための給電側変換器12または受電側変換器16を組み立てる方法100を示す。方法100は、給電側変換器12または受電側変換器16のどちらの組立てに対しても変わらない。
[0026]1対のキャリア巻取り器半体を用意するステップ110では、2つのキャリア巻取り器半体44が用意される。
[0027]磁心保持ポケット内に磁心タイルを設置するステップ112では、磁心タイル50、または複数の磁心タイル50A〜50Fが、キャリア巻取り器半体44のうちの一方の磁心保持ポケット46内に設置される。
[0028]キャリア巻取り器半体を互いに取り付けるステップ114では、ねじ部品または他の締結手段を使用して、キャリア巻取り器42の一方の半体44がキャリア巻取り器42の他方の半体44に取り付けられ、それにより、磁心タイル50が少なくとも部分的にキャリア巻取り器42内に収容される。
[0029]キャリア巻取り器に電線を巻回することにより電線コイルを形成するステップ116では、所定の長さのリッツ線をキャリア巻取り器42のコイル保持面48に数回巻回することにより、電線コイル52が形成される。電線は、電線コイル52の巻き線間に適切な間隔をもたらすために、コイル保持面48によって画定された溝内に挿入される。電線コイル52は、ナイロン製結束バンド、熱溶融性のりなどの接着剤、または他の代替的な手段を使用して、キャリア巻取り器42に取り付けることができる。
[0030]変換器カバーを用意するステップ118では、変換器カバー28、36が用意される。
[0031]共振器組立体を変換器カバー内に設置するステップ120では、組み立てられた共振器24が、変換器カバー28、36の空洞内に設置される。
[0032]共振器保持器を用いて共振器組立体を変換器カバーに取り付けるステップ122では、共振器組立体24の上に共振器保持器54を設置し、そしてねじ部品または他の締結手段を使用して共振器保持器54を変換器カバー28、36に締結することにより、共振器組立体24が変換器カバー28、36に取り付けられる。
[0033]共振器同調回路網を変換器カバーに取り付けるステップ124では、給電側変換器同調回路網58または受電側変換器同調回路網60が、変換器カバー28、36の空洞内に設置され、ねじ部品または他の締結手段を使用して変換器カバー28、36に取り付けられる。電線コイル52の端部は、給電側変換器同調回路網58または受電側変換器同調回路網60に接続される。給電側変換器12を電源14に接続するために使用される電線もまた、給電側変換器同調回路網58に接続することができ、受電側変換器16を電気負荷18に接続するために使用される電線もまた、受電側変換器同調回路網60に接続して、変換器カバー28、36に画定されたポータル(図示せず)を経由させることができる。
[0034]共振器保持器の上に接地板を配置するステップ126では、接地板56が、変換器カバー28内の共振器保持器54の上に配置され、また、シール30、38が、変換器カバー28、36の周辺に画定されたシール溝内に配置される。
[0035]取付け板を変換器カバーに取り付けるステップ128では、取付け板32、40が、シール30、38と係合するようにして変換器カバー28、36の上に配置され、また、取付け板32、40は、ねじ部品または他の締結手段を使用して、変換器カバー28、36に取り付けられる。
[0036]こうして、実質的に同一でかつ互いに置き換え可能な給電側および受電側の共振器組立体24を有する無線送電システム10が提供される。給電側変換器12および受電側変換器16の両方が、共通の共振器組立体24、共振器保持器54、および接地板56を共有するので、システム10は製造コストの減少という恩恵をもたらす。給電側変換器12と受電側変換器16との間で異なるのは、変換器ハウジング26、34(変換器カバー28、36、シール30、38、および取付け板32、40)と共振器同調回路網58、60だけである。矩形の共振器組立体24はまた、電線コイルを円環形のキャリア巻取り器に巻回するたびにキャリア巻取り器の中央にある穴に電線コイルを通す必要がなくなり、また、電線コイルの巻線間で径方向の間隔を維持する必要がなくなることから、矩形のキャリア巻取り器42に電線コイルを巻回することのほうが、円環形のキャリア巻取り器に電線コイルを巻回することよりも簡単であるので、円環形の共振器組立体と比較して製造コストが少なくなる。給電側変換器12および受電側変換器16を組み立てる方法100も提供される。方法100は、給電側変換器12および受電側変換器16のどちらでも共通の工程である。この工程は、変換器12、16が組み立てられるときに、変換器カバー28、36を変換器12、16のすべての構成部品のための保持器として使用する。
[0037]本発明はその好ましい実施形態に関して説明されたが、本発明はそのように限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載の範囲にのみ限定されることが意図されている。さらに、第1の、第2の等という用語の使用は、重要度の序列を意味するものではなく、第1の、第2の等という用語は、ある要素を他の要素と区別するために使用されるものである。さらに、1つの(a、an等)という用語の使用は、数量を制限することを意味するものではなく、参照された要素のうちの少なくとも1つが存在することを意味するものである。
10 無線送電システム
12 第1の変換器、給電側変換器
14 電源
16 第2の変換器、受電側変換器
18 電気負荷
20 電気車両、ハイブリッド車両、車両
22 駐車面
24 給電側共振器、受電側共振器、共振器組立体
26 給電側変換器ハウジング
28 給電側変換器カバー
30 給電側変換器シール、周辺シール
32 給電側変換器取付け板
34 受電側変換器ハウジング
36 受電側変換器カバー
38 受電側変換器シール、周辺シール
40 受電側変換器取付け板
42 キャリア巻取り器
44、44A、44B キャリア巻取り器半体
46 磁心保持ポケット
48 外側コイル保持面
50 磁心タイル
50A〜50F 磁心タイル
52 電線コイル
54 共振器保持器
56 接地板、給電側変換器接地板、受電側変換器接地板
58 給電側変換器同調回路網
60 受電側変換器同調回路網
100 方法
110、112、114、116、118、120、122、124、126、128 ステップ

Claims (10)

  1. 誘導結合された給電側共振器(24)および受電側共振器(24)を使用して電源からの電力を電気負荷(18)に伝送する無線送電システム(10)であって、各共振器(24)が、
    実質的に同一の2つの半体(44A、44B)を有する絶縁分割キャリア巻取り器組立体(42)であって、各半体(44)が内側磁心保持ポケット(46)および外側コイル保持面(48)を画定する、キャリア巻取り器組立体(42)と、
    高い透磁率を有する材料で形成され、かつ各キャリア巻取り器組立体(42)の前記内側磁心保持ポケット(46)に収容された、磁心タイル(50)と、
    各キャリア巻取り器組立体(42)の前記外側コイル保持面(48)に巻回された電線コイル(52)とを含み、
    実質的に同一の2つの共振器(24)が、前記給電側共振器(24)または前記受電側共振器(24)として置き換え可能に使用され得ることを特徴とする、無線送電システム(10)。
  2. 前記給電側共振器(24)を収容するように構成された第1のハウジング(26)と、
    前記第1のハウジング(26)内で前記給電側共振器(24)を固定するように構成された第1の共振器保持器(54)と、
    前記受電側共振器(24)を収容するように構成された第2のハウジング(34)と、
    前記第2のハウジング(34)内で前記受電側共振器(24)を固定するように構成された第2の共振器保持器(54)とをさらに備え、
    前記第1の共振器保持器(54)および前記第2の共振器保持器(54)が、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  3. 前記給電側共振器(24)に電気接地面を提供するように構成され、前記第1のハウジング(26)に固定されるように構成された、第1の接地板(56)と、
    前記受電側共振器(24)に電気接地面を提供するように構成され、前記第2のハウジング(34)に固定されるように構成された、第2の接地板(56)とをさらに備え、
    前記第1の接地板(56)および前記第2の接地板(56)が、実質的に同一でありかつ互いに置き換え可能である、請求項2に記載の無線送電システム(10)。
  4. 前記第1の接地板(56)および前記第2の接地板(56)が、銅材料で形成される、請求項3に記載の無線送電システム(10)。
  5. 前記第1のハウジング(26)が給電側共振器同調回路網(58)を収容し、
    前記第2のハウジング(34)が受電側共振器同調回路網(60)を収容し、
    前記給電側変換器同調回路網(58)のインダクタンス値が、前記受電側変換器同調回路網(60)のインダクタンス値とは異なり、それにより前記給電側共振器(24)および前記受電側共振器(24)の共振周波数を別々に調整することができる、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  6. 前記磁心タイル(50)が、実質的に平坦な矩形の板として特徴付けられる、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  7. 前記磁心タイル(50)が、フェライト材料で形成される、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  8. 前記外側コイル保持面(48)が、前記電線コイル(52)を少なくとも部分的に収容するように構成された複数の溝を画定する、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  9. 各共振器(24)が、複数の磁心タイル(50A〜50F)を含む、請求項1に記載の無線送電システム(10)。
  10. 前記キャリア巻取り器組立体(42)の各半体が、複数の磁心保持ポケット(46)を画定する、請求項9に記載の無線送電システム(10)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017029713A1 (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 株式会社 東芝 インダクタ及び無線電力伝送装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015015452A (ja) * 2013-06-06 2015-01-22 Tdk株式会社 ワイヤレス電力伝送用コイル装置
US20160072337A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Case and apparatus including the same
CN104505914A (zh) * 2015-01-16 2015-04-08 蔡乌力吉 一种停车场
CN104505918A (zh) * 2015-01-16 2015-04-08 蔡乌力吉 一种停车场
DE102016215285A1 (de) * 2016-08-16 2018-02-22 Audi Ag Energiespeichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
JP6527554B2 (ja) * 2017-06-22 2019-06-05 本田技研工業株式会社 非接触電力伝送システム
CN107512182A (zh) * 2017-07-12 2017-12-26 江苏财经职业技术学院 高安全性电动汽车无线充电柜
CN108382220B (zh) * 2018-01-26 2020-11-06 清华大学 一种电动车用行进间无线充电磁耦合器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7263388B2 (en) 2001-06-29 2007-08-28 Nokia Corporation Charging system for portable equipment
KR100898463B1 (ko) 2003-02-04 2009-05-21 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 유도 코일 어셈블리
US20070131505A1 (en) 2005-07-16 2007-06-14 Kim Bryan H J Magnetic Induction Charging System for Vehicles
US8169185B2 (en) 2006-01-31 2012-05-01 Mojo Mobility, Inc. System and method for inductive charging of portable devices
US9105959B2 (en) * 2008-09-27 2015-08-11 Witricity Corporation Resonator enclosure
US8304935B2 (en) 2008-09-27 2012-11-06 Witricity Corporation Wireless energy transfer using field shaping to reduce loss
CN107093997B (zh) 2008-09-27 2022-03-08 韦特里西提公司 无线能量转移系统
US9577436B2 (en) 2008-09-27 2017-02-21 Witricity Corporation Wireless energy transfer for implantable devices
US20120313742A1 (en) 2008-09-27 2012-12-13 Witricity Corporation Compact resonators for wireless energy transfer in vehicle applications
KR101455825B1 (ko) 2008-12-18 2014-10-30 삼성전자 주식회사 무선 전력전송용 공진기
CA2751595C (en) 2009-02-05 2023-08-01 Auckland Uniservices Limited Inductive power transfer apparatus
US9178369B2 (en) 2011-01-18 2015-11-03 Mojo Mobility, Inc. Systems and methods for providing positioning freedom, and support of different voltages, protocols, and power levels in a wireless power system
US9312729B2 (en) 2011-01-19 2016-04-12 Technova Inc. Contactless power transfer apparatus
CA2844062C (en) 2011-08-04 2017-03-28 Witricity Corporation Tunable wireless power architectures
CN107415764B (zh) 2012-05-09 2020-09-29 丰田自动车株式会社 车辆
JPWO2013168239A1 (ja) 2012-05-09 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 非接触で電力を受電可能な車両
EP2858078A4 (en) 2012-06-04 2015-12-02 Toyota Motor Co Ltd POWER SUPPLY DEVICE, POWER DEVICE AND VEHICLE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017029713A1 (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 株式会社 東芝 インダクタ及び無線電力伝送装置
JPWO2017029713A1 (ja) * 2015-08-18 2017-12-21 株式会社東芝 インダクタ及び無線電力伝送装置

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Publication number Publication date
US9472339B2 (en) 2016-10-18
US20140327317A1 (en) 2014-11-06
EP2800111A3 (en) 2015-01-07
EP2800111B1 (en) 2016-09-07
EP2800111A2 (en) 2014-11-05

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