JP2015204739A - Non-contact power supply device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact power supply device that is able to restrict a decrease in transmission efficiency caused by the length of a cable.SOLUTION: A non-contact power supply device 10 comprises a cable 25 that electrically connects a power transmission antenna 21 and a power transmission synchronism matching section 23 such that they are attached to or detached from each other. Accordingly, the length of the cable 25 can be altered, and a degree of freedom in the installation of the power transmission antenna 21 and the power transmission synchronism matching section 23 is high. If the length of the cable 25 changes, input impedance caused by the cable 25 also changes. Therefore, the length of the cable 25 is estimated from a frequency characteristic when the cable 25 is oscillated from a high-frequency oscillation part 45. Then, when power from the power transmission synchronism matching section 23 is transmitted to the power transmission antenna 21, a cable matching part 41 compensates for the influence of the length of the cable on the basis of the result of the estimation of the length of the cable.

Description

本発明は、送電対象物に非接触で送電する非接触給電装置に関する。   The present invention relates to a non-contact power feeding device that transmits power to a power transmission object in a non-contact manner.

電気自動車およびハイブリッド車などの電動車両には、走行用の電力を外部電源から充電可能とする電池が装備されている。充電用の電力を給電する方法としては、給電側の電源口と車両の充電口とをケーブルで接続するプラグイン式の給電装置、およびケーブルを用いない非接触式の給電装置が知られている。非接触給電装置は、ケーブルが必要なく利便性に優れるが、伝送効率の向上が求められている。   An electric vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle is equipped with a battery that can charge electric power for traveling from an external power source. Known methods for supplying power for charging include a plug-in type power supply device that connects a power supply port on the power supply side and a vehicle charging port with a cable, and a non-contact type power supply device that does not use a cable. . The non-contact power feeding apparatus is excellent in convenience because it does not require a cable, but is required to improve transmission efficiency.

特許文献1に記載の非接触送電装置では、送電アンテナと受電アンテナとの相対位置関係により変動するインピーダンスを電圧定在波比の計測より推定し、推定されたインピーダンスを所定のインピーダンスに変換することにより最適な伝送効率を得ている。   In the non-contact power transmission device described in Patent Document 1, an impedance that varies depending on a relative positional relationship between a power transmission antenna and a power reception antenna is estimated from measurement of a voltage standing wave ratio, and the estimated impedance is converted into a predetermined impedance. The optimal transmission efficiency is obtained.

特開2012−46434号公報JP 2012-46434 A

非接触給電装置では、送電アンテナおよび受電アンテナと電源部とが着脱可能なものがある。たとえば送電アンテナと電源部とはケーブルで接続され、送電アンテナと電源部との位置に応じて送電アンテナと電源部との接続するケーブルの長さが変わる。ケーブルの長さが変わると、ケーブルのインピーダンスも変わる。したがってケーブルのインピーダンスを考慮して、電源部から送電アンテナに送電することが好ましい。   Some non-contact power feeding apparatuses can attach and detach a power transmitting antenna, a power receiving antenna, and a power supply unit. For example, the power transmission antenna and the power supply unit are connected by a cable, and the length of the cable connecting the power transmission antenna and the power supply unit varies depending on the position of the power transmission antenna and the power supply unit. As the cable length changes, the cable impedance also changes. Therefore, it is preferable to transmit power from the power supply unit to the power transmission antenna in consideration of the impedance of the cable.

しかし前述の特許文献1に記載の技術では、ケーブルなどの既存の構成の変更を考慮されておらず、送電アンテナと受電アンテナの相対位置関係を考慮しているだけである。したがってケーブルが変更されると、最適な伝送効率を得ることができないという問題がある。   However, the technique described in Patent Document 1 does not consider changes in the existing configuration such as cables, but only considers the relative positional relationship between the power transmitting antenna and the power receiving antenna. Therefore, when the cable is changed, there is a problem that the optimum transmission efficiency cannot be obtained.

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、ケーブルの長短による伝送効率の低下を抑制することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device that can suppress a decrease in transmission efficiency due to the length of a cable.

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。   The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.

本発明は、アンテナと同調整合部とを着脱可能に電気的に接続するケーブル(25)と、ケーブルに高周波を発振する高周波発振部(45)と、ケーブルのケーブル長を、高周波発振部からケーブルに発振されたときの周波数特性から推定する推定部(43)と、同調整合部からの電力をアンテナに送電するときに、推定部の推定結果に基いてケーブル長の影響を補填するために同調するケーブル整合部(41)とを含むことを特徴とする非接触給電装置である。   The present invention relates to a cable (25) for detachably electrically connecting an antenna and a tuning matching section, a high frequency oscillation section (45) for oscillating a high frequency in the cable, and a cable length of the cable from the high frequency oscillation section to the cable. In order to compensate for the influence of the cable length based on the estimation result of the estimation unit when the power from the tuning matching unit is transmitted to the antenna, the estimation unit (43) that estimates from the frequency characteristics when the oscillation occurs A non-contact power feeding device including a cable matching unit (41).

このような本発明に従えば、アンテナと同調整合部とを着脱可能に電気的に接続するケーブルを備える。したがってケーブルの長さを変更することができ、アンテナと同調整合部との設置自由度が高い。ケーブルの長さが変わると、ケーブルによって生じる入力インピーダンスの変動が生じる。そこで本発明では、ケーブルのケーブル長を、高周波発振部からケーブルに発振されたときの周波数特性から推定する推定部を備える。これによってケーブル長を推定することができる。さらにケーブル整合部は、同調整合部からの電力をアンテナに送電するときに、推定部の推定結果に基いてケーブル長の影響を補填する。これによってケーブルによる影響が除かれるので、ケーブルの長短に起因する伝送効率の低下を抑制することができる。   According to such this invention, the cable which connects an antenna and a tuning matching part electrically so that attachment or detachment is possible is provided. Therefore, the length of the cable can be changed, and the degree of freedom of installation between the antenna and the tuning matching unit is high. As the cable length changes, the input impedance variation caused by the cable occurs. Therefore, the present invention includes an estimation unit that estimates the cable length of the cable from the frequency characteristics when the cable is oscillated from the high-frequency oscillation unit. As a result, the cable length can be estimated. Further, when the power from the tuning matching unit is transmitted to the antenna, the cable matching unit compensates for the influence of the cable length based on the estimation result of the estimation unit. As a result, the influence of the cable is eliminated, so that it is possible to suppress a decrease in transmission efficiency due to the length of the cable.

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

非接触給電装置10を簡略化して示す図である。It is the figure which shows the non-contact electric power feeder 10 simplified. 無線センサ11を示す図である。1 is a diagram illustrating a wireless sensor 11. FIG. 無線センサ11が搭載される車両12の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vehicle 12 in which the wireless sensor 11 is mounted. 非接触給電装置10と無線センサ11とを示すブロック図である。1 is a block diagram showing a non-contact power feeding device 10 and a wireless sensor 11. FIG. 送電用同調整合部23から見た電気的特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electrical characteristic seen from the tuning matching part 23 for power transmission. ケーブル長と入力容量とを関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between cable length and input capacity. 非接触給電装置10の電気的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an electrical configuration of the non-contact power feeding apparatus 10. FIG. 非接触給電装置10の一部の構成を詳細にして示すブロック図である。2 is a block diagram showing a part of the configuration of the non-contact power feeding device 10 in detail. FIG. 位相シフト量の設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of a phase shift amount. ケーブル25の周波数特性を示すグラフである。3 is a graph showing frequency characteristics of a cable 25. 第2実施形態の位相シフト量の設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the phase shift amount of 2nd Embodiment. 測定例の一例を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating an example of a measurement example. 測定例の他の例を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the other example of a measurement example. 第3実施形態の非接触給電装置10Aの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of 10 A of non-contact electric power supply of 3rd Embodiment. 第4実施形態の切替部42Bを示す正面図である。It is a front view which shows the switch part 42B of 4th Embodiment. 図15の切断面線I−Iから見て示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view seen from the section line II in FIG. 15. ケーブル25の端部25aを示す正面図である。3 is a front view showing an end portion 25a of a cable 25. FIG. 図17の切断面線II−IIから見て示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view seen from a cutting plane line II-II in FIG. 17. ケーブル25の端部25aが推定状態にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has the edge part 25a of the cable 25 in an estimated state. ケーブル25の端部25aが中間状態にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has the edge part 25a of the cable 25 in an intermediate state. ケーブル25の端部25aが給電状態にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has the edge part 25a of the cable 25 in the electric power feeding state.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In some embodiments, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals, or one letter may be added to the preceding reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted. In addition, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those of the embodiment described in advance. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図10を用いて説明する。非接触給電装置10は、非接触受電装置へ非接触で給電する。非接触給電装置10は、たとえばバンパーなど自動車ボディに図2および図3に示すように、ポン付けする無線センサ11への無線電力供給に用いられる。したがって無線センサ11が非接触受電装置としての機能も有する。非接触給電装置10は、図4に示すように、送電用アンテナ21、調整部22、送電用同調整合部23、ケーブル25および電源部26を含んで構成される。また無線センサ11は、図4に示すように、受電用アンテナ31、受電用同調整合部32およびセンサ部33を含んで構成される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The non-contact power supply device 10 supplies power to the non-contact power receiving device in a non-contact manner. The non-contact power feeding device 10 is used for supplying wireless power to a wireless sensor 11 to be attached to a vehicle body such as a bumper as shown in FIGS. Therefore, the wireless sensor 11 also has a function as a non-contact power receiving device. As shown in FIG. 4, the non-contact power feeding apparatus 10 includes a power transmission antenna 21, an adjustment unit 22, a power transmission tuning and matching unit 23, a cable 25, and a power supply unit 26. As shown in FIG. 4, the wireless sensor 11 includes a power receiving antenna 31, a power receiving tuning and matching unit 32, and a sensor unit 33.

電源部26は、センサ部33へ送電する電力を有する電力源である。電源部26は、車両12に搭載されるメインバッテリに接続され、メインバッテリの直流電力を交流電力に変換(DC/AC変換)し、送電用同調整合部23に供給する。   The power supply unit 26 is a power source having power to be transmitted to the sensor unit 33. The power supply unit 26 is connected to a main battery mounted on the vehicle 12, converts DC power of the main battery into AC power (DC / AC conversion), and supplies the AC power to the tuning matching unit 23 for power transmission.

送電用同調整合部23は、電源部26からの電力と同調をとり、利得を向上するために整合し、調整部22に供給する。調整部22は、後述する電力調整を行い、調整した電力をケーブル25を介して送電用アンテナ21に供給する。送電用アンテナ21は、調整部22から与えられた電力を、外部にある受電用アンテナ31に非接触で給電する。   The tuning matching unit for power transmission 23 is tuned with the power from the power supply unit 26, is matched to improve the gain, and is supplied to the adjustment unit 22. The adjustment unit 22 performs power adjustment described later, and supplies the adjusted power to the power transmission antenna 21 via the cable 25. The power transmission antenna 21 supplies the power supplied from the adjustment unit 22 to the power receiving antenna 31 outside without contact.

受電用アンテナ31は、送電用アンテナ21から非接触で給電される電力を受電し、受電用同調整合部32に与える。受電用同調整合部32は、送電用アンテナ21からの電力と同調をとり、利得を向上するために整合し、センサ部33に供給する。センサ部33は、供給される電力によって駆動し、たとえば光学センサおよび赤外線センサとして機能する。   The power receiving antenna 31 receives power supplied from the power transmitting antenna 21 in a contactless manner and supplies the power to the power receiving tuning matching unit 32. The power receiving tuning matching unit 32 is tuned with the power from the power transmitting antenna 21, is matched to improve the gain, and is supplied to the sensor unit 33. The sensor unit 33 is driven by supplied electric power and functions as an optical sensor and an infrared sensor, for example.

このように送電用アンテナ21は、電力供給面として機能し、図3に示すように、車体表面に搭載されている。そして送電用アンテナ21は、車両12に適したデザインおよび空気力学的特性を保持するため、可能な限り薄く柔軟に設計されている。送電用アンテナ21は、様々な取り付け場所にも対応するよう任意の大きさが選択される。   Thus, the power transmission antenna 21 functions as a power supply surface and is mounted on the surface of the vehicle body as shown in FIG. The power transmission antenna 21 is designed to be as thin and flexible as possible in order to maintain a design suitable for the vehicle 12 and aerodynamic characteristics. The power transmission antenna 21 is selected to have an arbitrary size so as to correspond to various mounting locations.

これに対して送電用同調整合部23は、厚みや剛性を有する部分であり、送電用アンテナ21の設置自由度を確保するためには、送電用アンテナ21と送電用同調整合部23とを分離する必要がある。そして送電用同調整合部23と送電用アンテナ21とを分離すると、その間をケーブル25で接続する必要が出てくる。さらに送電用同調整合部23までのケーブル長も任意の長さを取りうることを想定する必要がある。   On the other hand, the power transmission tuning and matching unit 23 is a portion having thickness and rigidity, and in order to secure the degree of freedom of installation of the power transmission antenna 21, the power transmission antenna 21 and the power transmission tuning and matching unit 23 are separated. There is a need to. Then, when the power transmission tuning and matching unit 23 and the power transmission antenna 21 are separated, it is necessary to connect them with a cable 25. Furthermore, it is necessary to assume that the cable length to the power transmission tuning matching unit 23 can also be an arbitrary length.

次に、電源部26側から見た送電用アンテナ21の電気的特性に関して説明する。図5に示すように、送電用同調整合部23から見たインピーダンスをCinとすると、Cinは、式(1)および式(2)に基づいて、式(3)によって表すことができる。

Figure 2015204739
Next, the electrical characteristics of the power transmission antenna 21 viewed from the power supply unit 26 side will be described. As shown in FIG. 5, when the impedance viewed from the transmission tuning matching unit 23 is Cin, Cin can be expressed by Expression (3) based on Expression (1) and Expression (2).
Figure 2015204739

したがって入力容量Cinとケーブル長lとの関係は、図6に示すグラフのようになる。図6に示すように、電源部26側から見た送電用アンテナ21の電気的特性がケーブル長によって大幅に変化してしまうので、このままでは電力伝送効率は大幅に低下する。したがって調整部22にて、このケーブル長により変化する電気特性を相殺し同調を維持する必要がある。同調のための一般的な方法としては可変コンデンサを直列に接続し入力容量の増分を直接相殺するものが挙げられるが、図6に示すように、ケーブル長によっては入力容量が無限、0および負になるなど追加コンデンサで単純には同調ができない場合が存在する。このような理由などからケーブル25に特化した整合制御を調整部22にて行う。   Therefore, the relationship between the input capacitance Cin and the cable length l is as shown in the graph in FIG. As shown in FIG. 6, the electrical characteristics of the power transmission antenna 21 as viewed from the power supply unit 26 side greatly change depending on the cable length, so that the power transmission efficiency is greatly reduced as it is. Therefore, it is necessary for the adjusting unit 22 to cancel the electrical characteristics that change depending on the cable length and maintain the tuning. A common method for tuning is to connect a variable capacitor in series and directly cancel out the increment of the input capacitance. As shown in FIG. 6, depending on the cable length, the input capacitance is infinite, 0 and negative. There are cases where tuning cannot be performed simply with an additional capacitor. For this reason, the adjustment unit 22 performs matching control specialized for the cable 25.

次に、非接触給電装置10の構成に関して、図7および図8を用いてさらに詳細に説明する。調整部22は、図7に示すように、ケーブル整合部41、切替部42、制御部43、計測部44および高周波発振部45を含んで構成される。ケーブル25の周波数特性はケーブル長に依存した周期特性を示す。この周期を制御部43が検知しケーブル長を推定する。調整部22は、制御部43によってケーブル長を高周波を用いて推定し、ケーブル整合部41によって推定結果に基づいて同調する。   Next, the configuration of the non-contact power feeding device 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 7, the adjustment unit 22 includes a cable matching unit 41, a switching unit 42, a control unit 43, a measurement unit 44, and a high-frequency oscillation unit 45. The frequency characteristic of the cable 25 shows a periodic characteristic depending on the cable length. The control unit 43 detects this cycle and estimates the cable length. The adjustment unit 22 estimates the cable length using the high frequency by the control unit 43, and tunes based on the estimation result by the cable matching unit 41.

切替部42は、制御部43によって推定する推定状態と、電源部26からの電力を送電用アンテナ21から非接触給電する給電状態とにわたって切替える。切替部42は、ケーブル整合部41とケーブル25の間に電気的に接続される。切替部42は、具体的には、高周波発振部45とケーブル25とが電気的に接続されている推定状態と、ケーブル整合部41と送電用アンテナ21とが電気的に接続されている給電状態とにわったて切替える。切替えは、押下スイッチなど機械的なスイッチ、またはスイッチング素子などの電気的スイッチによって実現される。   The switching unit 42 switches between the estimation state estimated by the control unit 43 and the power supply state in which the electric power from the power supply unit 26 is contactlessly fed from the power transmission antenna 21. The switching unit 42 is electrically connected between the cable matching unit 41 and the cable 25. Specifically, the switching unit 42 includes an estimated state in which the high-frequency oscillation unit 45 and the cable 25 are electrically connected, and a power supply state in which the cable matching unit 41 and the power transmission antenna 21 are electrically connected. Change over. The switching is realized by a mechanical switch such as a push switch or an electrical switch such as a switching element.

高周波発振部45は、ケーブル25に高周波を発振する。このとき任意の送電用アンテナ21(電極)が接続されていてもケーブル長を推定可能とするため、電力伝送周波数より充分高周波の周波数を用いる。したがって高周波発振部45は、電力伝送周波数の一定倍以上の周波数帯域で高周波を発振する。これにより送電用アンテナ21のインピーダンスはその種類に関わらず0と近似できるようになる。計測部44は、高周波発振部45からケーブル25に発振されたときのケーブル25の周波数特性を計測し、計測結果を制御部43に与える。   The high frequency oscillator 45 oscillates the cable 25 at a high frequency. At this time, a frequency sufficiently higher than the power transmission frequency is used so that the cable length can be estimated even if an arbitrary power transmission antenna 21 (electrode) is connected. Therefore, the high frequency oscillating unit 45 oscillates a high frequency in a frequency band equal to or more than a certain multiple of the power transmission frequency. As a result, the impedance of the power transmission antenna 21 can be approximated to 0 regardless of its type. The measurement unit 44 measures the frequency characteristics of the cable 25 when oscillated from the high-frequency oscillation unit 45 to the cable 25, and gives the measurement result to the control unit 43.

制御部43は、ケーブル長は送電用アンテナ21から反対方向の端子、すなわち電源部26側から見た入力インピーダンスの周波数特性から推定する。したがって制御部43は、ケーブル長を高周波発振部45からケーブル25に発振されたときの周波数特性から推定する推定部として機能する。   The control unit 43 estimates the cable length from the terminal in the opposite direction from the power transmission antenna 21, that is, the frequency characteristic of the input impedance viewed from the power supply unit 26 side. Therefore, the control unit 43 functions as an estimation unit that estimates the cable length from the frequency characteristics when the cable length is oscillated from the high frequency oscillation unit 45 to the cable 25.

ケーブル整合部41は、図7に示すように、送電用同調整合部23とケーブル25との間に電気的に接続されている。ケーブル整合部41は、推定されたケーブル長を補填する同調方法を実施する。同調方法としては様々なものがあるが、図8に示すように、移相器46を用いた方法がある。ケーブル整合部41は、同調するための位相シフト量を算出して、算出した位相シフト量の移相を行う。具体的には、ケーブル整合部41は、電源部26から送電される電力伝送周波数におけるケーブル25の位相遅れとの和が180度の倍数となるように位相シフト量を設定する。したがって移相器46とケーブル25を含めたときの仮想的なケーブル長が半波長の倍数となるようしている。   As shown in FIG. 7, the cable matching unit 41 is electrically connected between the power transmission tuning matching unit 23 and the cable 25. The cable matching unit 41 implements a tuning method that compensates for the estimated cable length. Although there are various tuning methods, there is a method using a phase shifter 46 as shown in FIG. The cable matching unit 41 calculates a phase shift amount for tuning and performs phase shift of the calculated phase shift amount. Specifically, the cable matching unit 41 sets the phase shift amount so that the sum of the phase delay of the cable 25 at the power transmission frequency transmitted from the power supply unit 26 is a multiple of 180 degrees. Therefore, the virtual cable length when the phase shifter 46 and the cable 25 are included is set to be a multiple of a half wavelength.

次に、制御部43による位相シフト量の設定するための制御に関して、図9および図10を用いて説明する。図9に示す処理は、切替部42が推定状態に切替えられており、制御部43が予めケーブル長を設定するための設定モードに設定されている状態で開始される。   Next, control for setting the phase shift amount by the control unit 43 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. The process shown in FIG. 9 is started in a state where the switching unit 42 is switched to the estimated state and the control unit 43 is set in a setting mode for setting the cable length in advance.

ステップS1では、高周波発振部45の周波数を最小周波数に設定し、リアクタンスを測定し、ステップS2に移る。ステップS2では、高周波発振部45の周波数に一定値を加え、リアクタンスを測定し、ステップS3に移る。ステップS3では、リアクタンスの正負が前測定時と同じか否かを判断し、同じ場合は、ステップS4に移り、違う場合は、ステップS5に移る。   In step S1, the frequency of the high-frequency oscillator 45 is set to the minimum frequency, the reactance is measured, and the process proceeds to step S2. In step S2, a certain value is added to the frequency of the high-frequency oscillator 45, the reactance is measured, and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the reactance is the same as in the previous measurement. If the reactance is the same, the process proceeds to step S4. If the reactance is different, the process proceeds to step S5.

ステップS4では、正負が同じなので、高周波発振部45の周波数が最大周波数以上か否かを判断し、最大周波数以上の場合は、ステップS9に移り、以上でない場合には、ステップS2に戻る。このようにステップS1〜S4では、最大周波数以上になるか、リアクタンスの正負が変わるまで、段階的に高周波発振部45の発振周波数を大きくして、リアクタンスを測定する。   In step S4, since the sign is the same, it is determined whether or not the frequency of the high-frequency oscillation unit 45 is equal to or higher than the maximum frequency. If the frequency is equal to or higher than the maximum frequency, the process proceeds to step S9. Thus, in steps S1 to S4, the reactance is measured by increasing the oscillation frequency of the high-frequency oscillator 45 stepwise until the maximum frequency is exceeded or the sign of the reactance changes.

ステップS5では、リアクタンスの正負が変わったので、正負が変わった発振周波数を第1周波数f1に代入し、ステップS6に移る。ステップS6では、高周波発振部45の周波数に一定値を加え、リアクタンスを測定し、ステップS7に移る。ステップS7では、リアクタンスの正負が前測定時と同じか否かを判断し、同じ場合は、ステップS8に移り、違う場合は、ステップS10に移る。   In step S5, since the sign of the reactance has changed, the oscillation frequency in which the sign has changed is substituted for the first frequency f1, and the process proceeds to step S6. In step S6, a certain value is added to the frequency of the high-frequency oscillator 45, the reactance is measured, and the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined whether or not the sign of reactance is the same as that in the previous measurement. If the reactance is the same, the process proceeds to step S8, and if not, the process proceeds to step S10.

ステップS8では、正負が同じなので、高周波発振部45の周波数が最大周波数以上か否かを判断し、最大周波数以上の場合は、ステップS9に移り、以上でない場合には、ステップS6に戻る。ステップS9では、最大周波数以上になったので、最小周波数を第1周波数f1に代入し、最大周波数を第2周波数f2に代入し、ステップS11に移る。   In step S8, since the sign is the same, it is determined whether or not the frequency of the high-frequency oscillating unit 45 is equal to or higher than the maximum frequency. If the frequency is equal to or higher than the maximum frequency, the process proceeds to step S9. In step S9, since the frequency is equal to or higher than the maximum frequency, the minimum frequency is substituted for the first frequency f1, the maximum frequency is substituted for the second frequency f2, and the process proceeds to step S11.

ステップS10では、リアクタンスの正負が変わったので、正負が変わった発振周波数を第2周波数f2に代入し、ステップS11に移る。ステップS11では、同調のための位相シフト量をステップS11に示す式によって算出し、本フローを終了する。位相シフト量は、前述のように電力伝送周波数におけるケーブル25の位相遅れとの和が180度の倍数となるように設定される。   In step S10, since the sign of the reactance has changed, the oscillation frequency in which the sign has changed is substituted for the second frequency f2, and the process proceeds to step S11. In step S11, the phase shift amount for tuning is calculated by the equation shown in step S11, and this flow ends. As described above, the phase shift amount is set so that the sum of the phase delay of the cable 25 at the power transmission frequency is a multiple of 180 degrees.

このように本フローでは、最小周波数から最大周波数までの十分な幅を持った周波数域においてケーブル25のリアクタンスを測定し、その値が0となる周波数を2つ測定する。0となる周波数は、正負が逆転することによって、測定により求めることができる。そしてリアクタンスが0となった第1周波数f1および第2周波数f2から、位相シフト量を算出する。   Thus, in this flow, the reactance of the cable 25 is measured in a frequency range having a sufficient width from the minimum frequency to the maximum frequency, and two frequencies at which the value becomes 0 are measured. The frequency that becomes 0 can be obtained by measurement by reversing the positive and negative. Then, the phase shift amount is calculated from the first frequency f1 and the second frequency f2 at which the reactance becomes zero.

これによってケーブル整合部41は、算出された位相シフト量を移相するように移相器46を設定する。これによって非接触給電時には、ケーブル整合部41によって移相された電力が送電用アンテナ21に供給される。   Accordingly, the cable matching unit 41 sets the phase shifter 46 so as to shift the calculated phase shift amount. As a result, at the time of non-contact power feeding, the power phase-shifted by the cable matching unit 41 is supplied to the power transmission antenna 21.

次に、位相シフト量の算出について、図10を用いて説明する。縦軸のθは、周波数fが大きくなるにつれて0に漸近する。したがってfが例えば電力伝送周波数の100倍程度と充分に大きいとき、送電用アンテナ21付きケーブル25のリアクタンス周波数特性Xin(f)は、図10、式(4)および式(5)に示すように、正接線となり周期性を示す。

Figure 2015204739
Next, calculation of the phase shift amount will be described with reference to FIG. Θ on the vertical axis gradually approaches 0 as the frequency f increases. Therefore, when f is sufficiently large, for example, about 100 times the power transmission frequency, the reactance frequency characteristic Xin (f) of the cable 25 with the power transmission antenna 21 is as shown in FIG. 10, Equation (4), and Equation (5). It becomes a tangent line and shows periodicity.
Figure 2015204739

このときの周期Fは、次式(6)によって算出することができる。

Figure 2015204739
The period F at this time can be calculated by the following equation (6).
Figure 2015204739

この式(6)の周期Fを用いてケーブル長lが、次式(7)によって推定することができる。

Figure 2015204739
The cable length l can be estimated by the following equation (7) using the period F of the equation (6).
Figure 2015204739

周期Fを測定によって算出する際は1/2周期で現れるリアクタンスが0となる点を連続して2つ見つけ出せば十分である。そして前述の図9に示す処理によって得られた2点を第1周波数f1および第2周波数f2とするとケーブル長lは次式(8)によって表される。

Figure 2015204739
When calculating the period F by measurement, it is sufficient to find two consecutive points where the reactance appearing in 1/2 period becomes zero. When the two points obtained by the process shown in FIG. 9 are the first frequency f1 and the second frequency f2, the cable length l is expressed by the following equation (8).
Figure 2015204739

以上説明したように本実施形態の非接触給電装置10では、送電用アンテナ21と送電用同調整合部23とを着脱可能に電気的に接続するケーブル25を備える。したがってケーブル25の長さを変更することができ、送電用アンテナ21と送電用同調整合部23との設置自由度が高い。ケーブル25の長さが変わると、ケーブル25によって生じる入力インピーダンスの変動が生じる。そこで本実施形態では、ケーブル25のケーブル長を、高周波発振部45からケーブル25に発振されたときの周波数特性から推定する。そしてケーブル整合部41は、送電用同調整合部23からの電力を送電用アンテナ21に送電するときに、ケーブル長の推定結果に基いてケーブル長の影響を補填する。これによってケーブル25による影響が除かれるので、ケーブル25の長短に起因する伝送効率の低下を抑制することができる。   As described above, the non-contact power feeding device 10 of the present embodiment includes the cable 25 that detachably electrically connects the power transmission antenna 21 and the power transmission tuning matching unit 23. Therefore, the length of the cable 25 can be changed, and the degree of freedom of installation of the power transmission antenna 21 and the power transmission tuning matching unit 23 is high. As the length of the cable 25 changes, the input impedance variation caused by the cable 25 occurs. Therefore, in the present embodiment, the cable length of the cable 25 is estimated from the frequency characteristics when the cable 25 is oscillated from the high frequency oscillator 45 to the cable 25. The cable matching unit 41 compensates for the influence of the cable length based on the estimation result of the cable length when the power from the power transmission tuning matching unit 23 is transmitted to the power transmission antenna 21. As a result, the influence of the cable 25 is removed, so that a reduction in transmission efficiency due to the length of the cable 25 can be suppressed.

また本実施形態では、高周波発振部45は、段階的に周波数を変えてケーブル25に周波数を発振する。そして制御部43は、高周波発振部45から段階的にケーブル25に発振されることによって得られるケーブル25の周波数特性の周期性に基づいてケーブル長を推定する。これによってケーブル長を推定し、位相シフト量を算出することができる。   In the present embodiment, the high frequency oscillating unit 45 oscillates the frequency in the cable 25 by changing the frequency stepwise. And the control part 43 estimates cable length based on the periodicity of the frequency characteristic of the cable 25 obtained by oscillating to the cable 25 from the high frequency oscillation part 45 in steps. Thus, the cable length can be estimated and the phase shift amount can be calculated.

さらに本実施形態では、制御部43は、高周波発振部45から段階的にケーブル25に発振されることによって得られるリアクタンスの0点の周波数からケーブル長を推定する。リアクタンスの0点は、測定によって得られるリアクタンスの正負が反転する周波数である。リアクタンスが0点となる周波数がわかることによって、ケーブル長を無視することができる位相シフト量を算出することができる。   Furthermore, in this embodiment, the control unit 43 estimates the cable length from the zero-point frequency of reactance obtained by oscillating the cable 25 from the high-frequency oscillating unit 45 in stages. The zero point of the reactance is a frequency at which the sign of the reactance obtained by measurement is reversed. By knowing the frequency at which the reactance is zero, the amount of phase shift that can ignore the cable length can be calculated.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図11〜図13を用いて説明する。本実施形態では、ケーブル25の連続した周波数特性ではなく、ケーブル25の2つの周波数(2周波)についてのみの特性を計測して、位相シフト量を算出する点に特徴を有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that not the continuous frequency characteristics of the cable 25 but the characteristics of only two frequencies (two frequencies) of the cable 25 are measured and the phase shift amount is calculated.

図11を用いて本実施形態の制御部43による位相シフト量の設定するための制御に関して説明する。図11に示す処理は、切替部42が推定状態に切替えられており、制御部43が予めケーブル長を設定するための設定モードに設定されている状態で開始される。   The control for setting the phase shift amount by the control unit 43 of this embodiment will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 11 is started in a state where the switching unit 42 is switched to the estimated state and the control unit 43 is set in a setting mode for setting the cable length in advance.

ステップS11では、高周波発振部45の周波数を第1周波数f1に設定し、リアクタンスXin1を測定し、ステップS12に移る。ステップS12では、高周波発振部45の周波数を第2周波数f2に設定し、リアクタンスXin2を測定し、ステップS13に移る。   In step S11, the frequency of the high-frequency oscillator 45 is set to the first frequency f1, the reactance Xin1 is measured, and the process proceeds to step S12. In step S12, the frequency of the high-frequency oscillator 45 is set to the second frequency f2, the reactance Xin2 is measured, and the process proceeds to step S13.

ステップS13では、f1のXin1と、f2のXin2とを比較し、Xin2が大きい場合は、ステップS14に移り、大きくない場合には、ステップS15に移る。ステップS14では、ステップS14に示す式によって同調のための位相シフト量を算出し、本フローを終了する。ステップS15では、ステップS15に示す式によって同調のための位相シフト量を算出し、本フローを終了する。   In step S13, Xin1 of f1 and Xin2 of f2 are compared. If Xin2 is large, the process proceeds to step S14, and if not, the process proceeds to step S15. In step S14, the phase shift amount for tuning is calculated by the equation shown in step S14, and this flow is finished. In step S15, the phase shift amount for tuning is calculated by the equation shown in step S15, and this flow ends.

次に、位相シフト量の算出について、図12および図13を用いて説明する。縦軸Xin中に含まれるθは、周波数fが大きくなるにつれて0に漸近する。したがってfが例えば電力伝送周波数の100倍程度と充分に大きいとき、送電用アンテナ21付きケーブル25のリアクタンス周波数特性Xin(f)は、図12、図13、前述の式(4)および式(5)に示すように、正接線となり周期性を示す。周波数が図12および図13に示すように、十分高い場合、ケーブル長は次式(9)のように不定数nを含む形で表される。

Figure 2015204739
Next, calculation of the phase shift amount will be described with reference to FIGS. Θ included in the vertical axis Xin gradually approaches 0 as the frequency f increases. Therefore, when f is sufficiently large, for example, about 100 times the power transmission frequency, the reactance frequency characteristic Xin (f) of the cable 25 with the power transmitting antenna 21 is shown in FIGS. As shown in (), it becomes a tangent line and shows periodicity. As shown in FIGS. 12 and 13, when the frequency is sufficiently high, the cable length is expressed in a form including an inconstant n as shown in the following equation (9).
Figure 2015204739

式(9)に示す不定数nを同定することは不可能だが、同一のまたは隣接する周期内の2つの測定点間の演算によって不定数nを打ち消し、正しいケーブル長を求めることができる。ここで、測定点f1およびf2が必ず同一周期内(図12参照)または隣接する周期内(図13参照)に位置するよう両者の差は想定される最大ケーブル長lmaxを用いて次式(10)のよう制約される。

Figure 2015204739
Although it is impossible to identify the indefinite number n shown in Equation (9), the indefinite number n can be canceled by calculation between two measurement points within the same or adjacent period, and the correct cable length can be obtained. Here, the measurement points f1 and f2 are always located within the same period (refer to FIG. 12) or adjacent periods (refer to FIG. 13). ).
Figure 2015204739

このように2周波の差f2−f1は十分小さくなければならない。またケーブル25の特性値として、特性インピーダンスZ0および短縮率εrが既知である必要がある。   As described above, the difference between the two frequencies f2-f1 must be sufficiently small. Further, as the characteristic values of the cable 25, the characteristic impedance Z0 and the shortening rate εr need to be known.

このように本実施形態では、高周波発振部45は、2つの周波数をケーブル25に発振する。そして制御部43は、高周波発振部45から発振された2つの周波数から得られる2つの周波数特性に基づいてケーブル長を推定する。この2周波によって、位相シフト量を算出することができる。これによってより短時間で位相シフト量を算出することができる。したがって前述の第1実施形態と同様に、位相シフト量を設定したことによる作用および効果を達成することができる。   As described above, in the present embodiment, the high-frequency oscillator 45 oscillates two frequencies in the cable 25. Then, the control unit 43 estimates the cable length based on the two frequency characteristics obtained from the two frequencies oscillated from the high frequency oscillation unit 45. The phase shift amount can be calculated from these two frequencies. As a result, the phase shift amount can be calculated in a shorter time. Therefore, similar to the first embodiment described above, it is possible to achieve the operation and effect obtained by setting the phase shift amount.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に関して、図14を用いて説明する。本実施形態では、切替部42Aが、送電用同調整合部23と電源部26との間に電気的に接続されている点に特徴を有する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the switching unit 42 </ b> A is electrically connected between the power transmission tuning and matching unit 23 and the power supply unit 26.

切替部42Aを送電用同調整合部23と電源部26との間に配置すると、制御系統を電源部26と同一基板上に実装することができる。ただしこのとき高周波発振部45から発振される周波数は、送電用同調整合部23を含んだ入力インピーダンスの周波数特性となる。したがって送電用同調整合部23の特性を取得しそれをキャンセルする補正部50が、計測部44と高周波発振部45との前に配置される。これによって計測部44によって取得された計測値は、前述の第1実施形態と同様の周波数特性となる。したがって切替部42Aが本実施形態の位置にあっても、前述の第1実施形態および第2実施形態における位相シフト量の算出方法を適用することができる。   When the switching unit 42 </ b> A is disposed between the power transmission tuning and matching unit 23 and the power supply unit 26, the control system can be mounted on the same substrate as the power supply unit 26. However, the frequency oscillated from the high-frequency oscillation unit 45 at this time becomes the frequency characteristic of the input impedance including the power transmission tuning matching unit 23. Therefore, the correction unit 50 that acquires the characteristics of the tuning matching unit for power transmission 23 and cancels it is disposed in front of the measurement unit 44 and the high-frequency oscillation unit 45. As a result, the measurement value acquired by the measurement unit 44 has the same frequency characteristics as in the first embodiment. Therefore, even when the switching unit 42A is in the position of the present embodiment, the phase shift amount calculation method in the first embodiment and the second embodiment described above can be applied.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に関して、図15〜図21を用いて説明する。本実施形態では、切替部42Bの構成に特徴を有する。切替部42Bは、ケーブル25の接続先を高周波発振部45と電源部26といずれかに選択する機構を有する。切替部42Bは、ケーブル25の端部25aが挿入される挿入部60を有する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized by the configuration of the switching unit 42B. The switching unit 42B has a mechanism for selecting the connection destination of the cable 25 as either the high-frequency oscillation unit 45 or the power supply unit 26. The switching part 42B has an insertion part 60 into which the end part 25a of the cable 25 is inserted.

ケーブル25の端部25aには、給電状態とするための給電端子71と、推定状態とするための推定端子72が設けられる。給電端子71は、ケーブル25の内部の送電用導線73に電気的に接続され、先端に設けられる。推定端子72は、ケーブル25の内部の送電用導線73に電気的に接続され、側面に設けられる。したがって送電用導線73が先端で二股に分かれている。給電端子71は、送電用導線73を被覆する被覆材74から突出している。推定端子72は、図17および図18に示すように、被覆材74に設けられ、半径方向の内側に凹となる凹部75内にて露出している。   The end portion 25a of the cable 25 is provided with a power supply terminal 71 for setting the power supply state and an estimation terminal 72 for setting the estimation state. The power supply terminal 71 is electrically connected to the power transmission conductor 73 inside the cable 25 and provided at the tip. The estimation terminal 72 is electrically connected to the power transmission conductor 73 inside the cable 25 and provided on the side surface. Therefore, the power transmission wire 73 is divided into two forks at the tip. The power supply terminal 71 protrudes from a covering material 74 that covers the power transmission conductor 73. As shown in FIGS. 17 and 18, the estimated terminal 72 is provided in the covering material 74 and is exposed in a recess 75 that is recessed inward in the radial direction.

挿入部60には、挿入完了位置で給電端子71が電気的に接続される給電端子受け部61と、挿入開始位置から挿入完了位置までの間で推定端子72が電気的に接続される推定端子受け部62とが設けられる。給電端子受け部61は、ケーブル整合部41に電気的に接続されており、図15に示すように、挿入部60の底部63に設けられる。推定端子受け部62は、高周波発振部45と電気的に接続されており、挿入部60の内周面64に設けられる。そして推定端子受け部62は、図16に示すように、弾性を有するバネからなり、挿入部60の開放側は導電性を有し、底部63側は絶縁性を有する。   A feeding terminal receiving portion 61 to which a feeding terminal 71 is electrically connected at an insertion completion position, and an estimation terminal 72 to which an estimation terminal 72 is electrically connected between the insertion start position and the insertion completion position are inserted into the insertion portion 60. A receiving part 62 is provided. The feeding terminal receiving portion 61 is electrically connected to the cable matching portion 41 and is provided on the bottom 63 of the insertion portion 60 as shown in FIG. The estimated terminal receiving portion 62 is electrically connected to the high frequency oscillating portion 45 and provided on the inner peripheral surface 64 of the insertion portion 60. As shown in FIG. 16, the estimated terminal receiving portion 62 is made of a spring having elasticity, and the open side of the insertion portion 60 has conductivity, and the bottom 63 side has insulation.

次に、切替部42Bの動作に関して説明する。図19に示す推定状態では、推定端子受け部62と推定端子72とが接触している。図20に示す位置では、推定端子72は推定端子受け部62の絶縁部分62aと接触しており、給電端子71はまだ給電端子受け部61に接触していない。したがって図20に示す中間状態では、ケーブル25の送電用導線73は、いずれの端子とも電気的に接続されていない。図21に示す給電状態では、給電端子71が給電端子受け部61に接触しており、推定端子72は推定端子受け部62の絶縁部分62aと接触している。   Next, the operation of the switching unit 42B will be described. In the estimated state shown in FIG. 19, the estimated terminal receiving part 62 and the estimated terminal 72 are in contact. In the position shown in FIG. 20, the estimated terminal 72 is in contact with the insulating portion 62 a of the estimated terminal receiving portion 62, and the power supply terminal 71 is not yet in contact with the power supply terminal receiving portion 61. Therefore, in the intermediate state shown in FIG. 20, the power transmission conductor 73 of the cable 25 is not electrically connected to any terminal. In the power supply state shown in FIG. 21, the power supply terminal 71 is in contact with the power supply terminal receiving portion 61, and the estimated terminal 72 is in contact with the insulating portion 62 a of the estimated terminal receiving portion 62.

図19に示すように、挿入部60にケーブル25の端部25aを徐々に挿入していくと、まず推定端子72が推定端子受け部62の導電部分62bと接触する。そしてそのままさらに挿入すると、推定端子72が推定端子受け部62を圧縮し、図20に示す中間状態になるまで推定端子72と推定端子受け部62とが接触している状態となる。   As shown in FIG. 19, when the end portion 25 a of the cable 25 is gradually inserted into the insertion portion 60, first, the estimated terminal 72 comes into contact with the conductive portion 62 b of the estimated terminal receiving portion 62. When the terminal is further inserted as it is, the estimated terminal 72 compresses the estimated terminal receiving part 62, and the estimated terminal 72 and the estimated terminal receiving part 62 are in contact with each other until the intermediate state shown in FIG.

そしてさらにそのまま挿入すると、給電端子71が給電端子受け部61を圧縮し、図21に示す給電状態になる。この場合、推定端子72は推定端子受け部62の絶縁部分62aと接触している。したがってケーブル25の送電用導線73は、給電端子71にだけ電気的に接続されている状態となる。   And if it inserts further as it is, the electric power feeding terminal 71 will compress the electric power feeding terminal receiving part 61, and will be in the electric power feeding state shown in FIG. In this case, the estimated terminal 72 is in contact with the insulating portion 62 a of the estimated terminal receiving portion 62. Therefore, the power transmission lead 73 of the cable 25 is electrically connected only to the power supply terminal 71.

図19に示すように、最小接点距離>最大接点距離であり、さらに接点残り長さ+接点接触長さが十分な大きさとなるように設計される。ここでの距離および長さは、端子の挿入時の動線に沿った距離および長さを意味する。ユーザがケーブル25を挿入するとき挿入開始から中間状態になるまでの時間にのみケーブル25と高周波発振部45が導通し、このときにケーブル長の推定が行われる。したがってケーブル25の端部25aが挿入部60に挿入され、挿入開始位置から挿入完了位置に挿入されるまでの間の少なくとも一部の挿入位置では、推定状態となる。そしてケーブル25の端部25aが挿入完了位置に配置された状態では、給電状態となる。   As shown in FIG. 19, the minimum contact distance> the maximum contact distance, and the remaining contact length + contact contact length is designed to be sufficiently large. The distance and length here mean the distance and length along the flow line when the terminal is inserted. When the user inserts the cable 25, the cable 25 and the high-frequency oscillating unit 45 are electrically connected only during the time from the start of insertion to the intermediate state, and at this time, the cable length is estimated. Accordingly, the end 25a of the cable 25 is inserted into the insertion portion 60, and at least a part of the insertion position from the insertion start position to the insertion completion position is in an estimated state. In a state where the end portion 25a of the cable 25 is disposed at the insertion completion position, the power supply state is established.

このように切替部42Bは、挿入部60にケーブル25の端部25aが挿入される位置に応じて、推定状態と給電状態とが切り替わる。これによってスイッチング素子を使用することなく機械的に電源部26と高周波発振部45との接続を切替えることができる。さらにケーブル25と切替部42Bとを接続する一連の動作にて、ケーブル長が測定される。したがって接続作業を効率よく行うことができる。   As described above, the switching unit 42B switches between the estimation state and the power supply state according to the position where the end 25a of the cable 25 is inserted into the insertion unit 60. As a result, the connection between the power supply unit 26 and the high-frequency oscillation unit 45 can be switched mechanically without using a switching element. Further, the cable length is measured by a series of operations for connecting the cable 25 and the switching unit 42B. Therefore, connection work can be performed efficiently.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。   The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

前述の第1実施形態では、非接触給電装置10は、車両12に搭載されているが、車両12に限るものではなく、他の装置に搭載されていてもよい。   In the first embodiment described above, the non-contact power feeding device 10 is mounted on the vehicle 12, but is not limited to the vehicle 12 and may be mounted on another device.

また前述の第1実施形態では、非接触給電装置10と無線センサ11とが同じ装置に搭載されているが、別々の装置に搭載されていてもよい。たとえば無線センサ11が充電方式である場合には、充電する際に非接触給電装置10を所定の位置に配置して、充電してもよい。   In the first embodiment described above, the contactless power supply device 10 and the wireless sensor 11 are mounted on the same device, but may be mounted on different devices. For example, when the wireless sensor 11 is a charging method, the non-contact power feeding device 10 may be arranged at a predetermined position when charging.

前述の第1実施形態では、非接触給電の方式として、電界結合方式を用いているが、電界結合方式に限るものではない。たとえば電磁結合方式であってもよい。   In the first embodiment described above, the electric field coupling method is used as the non-contact power supply method, but is not limited to the electric field coupling method. For example, an electromagnetic coupling method may be used.

10…非接触給電装置 21…送電用アンテナ(アンテナ)
23…送電用同調整合部(同調整合部) 25…ケーブル
25a…ケーブルの端部 26…電源部
41…ケーブル整合部 42…切替部
43…制御部(推定部) 44…計測部
45…高周波発振部 46…移相器
60…挿入部 61…給電端子受け部
62…推定端子受け部 71…給電端子
72…推定端子
10 ... Non-contact power feeding device 21 ... Power transmission antenna (antenna)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... Power transmission tuning matching part (tuning matching part) 25 ... Cable 25a ... Cable end part 26 ... Power supply part 41 ... Cable matching part 42 ... Switching part 43 ... Control part (estimation part) 44 ... Measurement part 45 ... High frequency oscillation Portion 46 ... Phase shifter 60 ... Insertion portion 61 ... Feeding terminal receiving portion 62 ... Estimated terminal receiving portion 71 ... Feeding terminal 72 ... Estimating terminal

Claims (12)

電源部(26)に接続されて、前記電源部からの電力を非接触給電するために同調および整合する同調整合部(23)と、
前記同調整合部からの電力を外部へ非接触給電するアンテナ(21)と、
前記アンテナと前記同調整合部とを着脱可能に電気的に接続するケーブル(25)と、
前記ケーブルに高周波を発振する高周波発振部(45)と、
前記ケーブルのケーブル長を、前記高周波発振部から前記ケーブルに発振されたときの周波数特性から推定する推定部(43)と、
前記同調整合部からの電力を前記アンテナに送電するときに、前記推定部の推定結果に基いて前記ケーブル長の影響を補填するために同調するケーブル整合部(41)と、
前記推定部によって推定する推定状態と、前記電源部からの電力を前記アンテナから非接触給電する給電状態とにわたって切替える切替部(42)と、を含むことを特徴とする非接触給電装置。
A tuning matching unit (23) connected to the power supply unit (26) and tuned and matched to supply power from the power supply unit in a non-contact manner;
An antenna (21) for supplying power from the tuning matching unit to the outside in a non-contact manner;
A cable (25) for detachably electrically connecting the antenna and the tuning matching section;
A high-frequency oscillation section (45) for oscillating a high frequency in the cable;
An estimation unit (43) for estimating a cable length of the cable from a frequency characteristic when the cable is oscillated from the high-frequency oscillation unit to the cable;
A cable matching unit (41) that tunes to compensate for the influence of the cable length based on the estimation result of the estimation unit when transmitting power from the tuning matching unit to the antenna;
A non-contact power feeding apparatus comprising: a switching unit (42) that switches between an estimation state estimated by the estimation unit and a power feeding state in which power from the power source unit is contactlessly fed from the antenna.
前記高周波発振部は、電力伝送周波数の一定倍以上の周波数帯域で高周波を発振することを特徴とする請求項1に記載の非接触給電装置。   The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the high-frequency oscillation unit oscillates a high frequency in a frequency band that is equal to or higher than a certain multiple of a power transmission frequency. 前記ケーブル整合部は、前記同調整合部と前記ケーブルとの間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の非接触給電装置。   The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the cable matching unit is electrically connected between the tuning matching unit and the cable. 前記ケーブル整合部は、同調するための位相シフト量を算出して、算出した位相シフト量だけ移相することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の非接触給電装置。   The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the cable matching unit calculates a phase shift amount for tuning and shifts the phase by the calculated phase shift amount. 前記高周波発振部は、段階的に周波数を変えて前記ケーブルに周波数を発振し、
前記推定部は、前記高周波発振部から段階的に前記ケーブルに発振されることによって得られる前記ケーブルの周波数特性の周期性に基づいて前記ケーブル長を推定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の非接触給電装置。
The high-frequency oscillation unit oscillates the frequency in the cable by changing the frequency step by step,
The said estimation part estimates the said cable length based on the periodicity of the frequency characteristic of the said cable obtained by oscillating to the said cable in steps from the said high frequency oscillation part. The non-contact electric power feeder as described in any one of these.
前記推定部は、前記高周波発振部から段階的に前記ケーブルに発振されることによって得られるリアクタンスの0点の周波数から前記ケーブル長を推定することを特徴とする請求項5に記載の非接触給電装置。   6. The non-contact power feeding according to claim 5, wherein the estimation unit estimates the cable length from a zero-point frequency of reactance obtained by oscillating the cable in stages from the high-frequency oscillation unit. apparatus. 前記高周波発振部は、2つの周波数を前記ケーブルに発振し、
前記推定部は、前記高周波発振部から発振された2つの周波数から得られる2つの周波数特性に基づいて前記ケーブル長を推定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の非接触給電装置。
The high-frequency oscillator oscillates two frequencies in the cable,
The said estimation part estimates the said cable length based on the two frequency characteristics obtained from the two frequencies oscillated from the said high frequency oscillation part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Non-contact power supply device.
前記ケーブル整合部は、前記電源部からの送電される電力伝送周波数における前記ケーブルの位相遅れとの和が180度の倍数となるように前記位相シフト量を設定することを特徴とする請求項4に記載の非接触給電装置。   The said cable matching part sets the said phase shift amount so that the sum with the phase delay of the said cable in the electric power transmission frequency transmitted from the said power supply part may be a multiple of 180 degree | times. The non-contact electric power feeder as described in. 前記切替部は、前記ケーブル整合部と前記ケーブルとの間に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の非接触給電装置。   The non-contact power feeding device according to claim 1, wherein the switching unit is electrically connected between the cable matching unit and the cable. 前記切替部は、前記同調整合部と前記電源部との間に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の非接触給電装置。   The contactless power feeding device according to claim 1, wherein the switching unit is electrically connected between the tuning matching unit and the power supply unit. 前記切替部は、前記ケーブルの端部が挿入される挿入部(60)を有し、
前記挿入部に前記ケーブルの端部(25a)が挿入される位置に応じて、前記推定状態と前記給電状態とが切り替わり、
前記ケーブルの端部が前記挿入部に挿入され、挿入開始位置から挿入完了位置に挿入されるまでの間の少なくとも一部の挿入位置では、前記推定状態となり、
前記ケーブルの端部が前記挿入完了位置に配置された状態では、前記給電状態となることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の非接触給電装置。
The switching part has an insertion part (60) into which an end of the cable is inserted,
According to the position where the end (25a) of the cable is inserted into the insertion portion, the estimated state and the power supply state are switched,
At least a part of the insertion position between the end of the cable inserted into the insertion part and inserted into the insertion completion position from the insertion start position becomes the estimated state,
The contactless power feeding device according to any one of claims 1 to 10, wherein the power feeding state is established when the end portion of the cable is disposed at the insertion completion position.
前記ケーブルの端部には、前記給電状態とするための給電端子(71)と、前記推定状態とするための推定端子(72)とが設けられ、
前記挿入部には、前記挿入完了位置で前記給電端子が電気的に接続される給電端子受け部(61)と、前記挿入開始位置から前記挿入完了位置までの間で前記推定端子が電気的に接続される推定端子受け部(62)とが設けられることを特徴とする請求項11に記載の非接触給電装置。
At the end of the cable, a power supply terminal (71) for setting the power supply state and an estimation terminal (72) for setting the estimated state are provided,
The insertion portion is electrically connected to the feeding terminal receiving portion (61) to which the feeding terminal is electrically connected at the insertion completion position and between the insertion start position to the insertion completion position. The non-contact electric power feeder according to claim 11 provided with an estimated terminal receiving part (62) connected.
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