JP2019017167A - Power transmission system and non-contact power supply system - Google Patents

Power transmission system and non-contact power supply system Download PDF

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小谷 弘幸
Hiroyuki Kotani
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Abstract

To equalize the magnitude of current flowing in individual power transmission devices while reducing a length of a whole transmission line that is laid between a high frequency power source and each power transmission device.SOLUTION: A power transmission system comprise: a high frequency power supply 21 that outputs a high frequency power; a transmission unit 22 that includes an LC circuit 222 including a coil and a capacitor and a transmission line 221; and a power transmission coil unit 23 that transmits the high frequency power transmitted through the transmission unit 22 to a power reception side. The transmission unit 22 is positioned between the high frequency power supply and one power transmission coil unit and between the power transmission coil units so that the high frequency power supply 21 and a whole power transmission coil unit 23 are serially connected, and is connected to at least one of the high frequency power supply and the power transmission coil unit. With respect to a phase of current when the high frequency power is input to itself, the transmission unit 22 transmits high frequency power so that the phase of the current when outputting the high frequency power is an integer multiple of 180 degrees.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、送電システム及び非接触給電システムに関する。   The present invention relates to a power transmission system and a non-contact power supply system.

近年、送電装置から受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電システムの開発が進められている。下記特許文献1には、一つの高周波電源で発生させた電力を、複数の送電装置にそれぞれ伝送線路を介して送信し、各送電装置から受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電システムが開示されている。   In recent years, development of a non-contact power feeding system that supplies power from a power transmitting device to a power receiving device in a contactless manner has been advanced. Patent Document 1 below discloses a non-contact power feeding system that transmits power generated by a single high-frequency power source to a plurality of power transmission devices via transmission lines, and supplies power from each power transmission device to the power receiving device in a contactless manner. Is disclosed.

特許文献1に記載の非接触給電システムは、伝送線路のリアクタンス成分の影響により、バッテリ等の負荷のインピーダンスが変わるごとに受電装置から出力される電流が変化してしまうという問題を解決すべく、伝送線路と送電装置との間に、伝送線路のリアクタンス成分を打ち消すためのリアクタンス素子を設けている。このリアクタンス素子は、伝送線路のリアクタンス成分と大きさが等しく、極性が反対となるように設定されている。   The contactless power feeding system described in Patent Document 1 is to solve the problem that the current output from the power receiving device changes every time the impedance of a load such as a battery changes due to the influence of the reactance component of the transmission line. A reactance element for canceling the reactance component of the transmission line is provided between the transmission line and the power transmission device. This reactance element is set so that the reactance component of the transmission line is equal in magnitude and opposite in polarity.

特開2016−192856号公報JP, 2006-192856, A

特許文献1に記載の非接触給電システムは、送電装置の数に応じて伝送線路を敷設する必要がある。したがって、例えば、工場の生産ラインに沿って各送電装置を設置する場合等には、点在する送電装置と一つの高周波電源との間にそれぞれ伝送線路を敷設することとなる。この場合、非接触給電システム全体で必要となる伝送線路の長さが長くなるとともに、各送電装置に対して接続する伝送線路の長さが異なることとなる。   In the non-contact power feeding system described in Patent Document 1, it is necessary to lay transmission lines according to the number of power transmission devices. Therefore, for example, when each power transmission device is installed along a production line of a factory, transmission lines are respectively laid between the scattered power transmission devices and one high-frequency power source. In this case, the length of the transmission line required in the entire non-contact power feeding system is increased, and the length of the transmission line connected to each power transmission device is different.

ここで、高周波電源から出力される電力が、例えば6.78MHz又は13.35MHz等の高周波電力である場合、高周波電源と各送電装置とを接続する伝送線路の長さが異なると、各送電装置に流れる電流の大きさは異なることとなる。この場合、特許文献1に記載の非接触給電システムを構成する複数の送電装置及び複数の受電装置を、それぞれ同じ構成の装置に揃えたとしても、各受電装置から出力される電流の大きさは異なることとなる。   Here, when the power output from the high frequency power supply is high frequency power such as 6.78 MHz or 13.35 MHz, for example, if the length of the transmission line connecting the high frequency power supply and each power transmission device is different, each power transmission device The magnitudes of the currents flowing through are different. In this case, even if the plurality of power transmission devices and the plurality of power reception devices constituting the non-contact power supply system described in Patent Document 1 are arranged in the same configuration, the magnitude of the current output from each power reception device is It will be different.

したがって、各送電装置に流れる電流の大きさが異なる状況下では、各受電装置に同じ負荷を接続しても、それぞれの負荷に供給される電流が異なることとなるため、例えば各負荷がバッテリである場合、バッテリの充電時間に差が生じてしまう。   Therefore, under the situation where the magnitude of the current flowing through each power transmission device is different, even if the same load is connected to each power receiving device, the current supplied to each load will be different. In some cases, there will be a difference in battery charging time.

そこで、本発明は、高周波電源と各送電装置との間に敷設する伝送線路全体の長さを短くしつつ、各送電装置に流れる電流の大きさを揃えることができる送電システム及び非接触給電システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a power transmission system and a non-contact power feeding system capable of aligning the magnitude of current flowing through each power transmission device while shortening the entire length of the transmission line laid between the high-frequency power source and each power transmission device. The purpose is to provide.

本発明の一態様による送電システムは、所定周波数の高周波電力を出力する高周波電源と、コイル及びコンデンサを含むLC回路並びにLC回路に接続される伝送線路を含む複数の伝送ユニットと、伝送ユニットを介して伝送される高周波電力を受電側に送信する複数の送電装置と、を備え、伝送ユニットは、高周波電源及び全ての送電装置が直列に接続されるように、高周波電源と一つの送電装置との間及び各送電装置の間にそれぞれ配置され、高周波電源及び送電装置の少なくともいずれかと接続され、自伝送ユニットに高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、高周波電力を伝送する。   A power transmission system according to an aspect of the present invention includes a high-frequency power source that outputs high-frequency power of a predetermined frequency, an LC circuit that includes a coil and a capacitor, a plurality of transmission units that include a transmission line connected to the LC circuit, and a transmission unit. A plurality of power transmission devices that transmit high-frequency power transmitted to the power receiving side, and the transmission unit includes a high-frequency power source and one power transmission device so that the high-frequency power source and all power transmission devices are connected in series. When high-frequency power is output based on the phase of the current when the high-frequency power is input to the own transmission unit. The high frequency power is transmitted so that the phase of the current becomes an integer multiple of 180 degrees.

この態様によれば、伝送ユニットを、高周波電源及び全ての送電装置が直列に接続されるように、高周波電源と一つの送電装置との間及び各送電装置の間にそれぞれ配置し、高周波電源及び送電装置の少なくともいずれかと接続させることができるとともに、自伝送ユニットに高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、高周波電力を伝送することが可能となる。これにより、高周波電源と各送電装置との間に敷設する伝送線路全体の長さを短くすることが可能になるとともに、各送電装置に流れる電流の大きさを同じ大きさに揃えることが可能となる。   According to this aspect, the transmission unit is disposed between the high-frequency power source and one power transmission device and between each power transmission device so that the high-frequency power source and all the power transmission devices are connected in series. It can be connected to at least one of the power transmission devices, and the phase of the current when outputting the high frequency power is an integral multiple of 180 degrees with reference to the phase of the current when the high frequency power is input to the own transmission unit. Thus, it becomes possible to transmit high frequency power. This makes it possible to shorten the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power supply and each power transmission device, and to make the current flowing through each power transmission device the same size. Become.

上記態様において、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスは、伝送線路の長さに基づいて設定されることとしてもよい。   In the above aspect, the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor may be set based on the length of the transmission line.

この態様によれば、伝送線路の長さに応じてコイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを設定することで、伝送ユニットから高周波電力を出力するときの電流の位相が入力時の電流の位相に比べて180度の整数倍となるように調整することができるため、伝送線路の長さを、より短くすることが可能となる。   According to this aspect, by setting the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor according to the length of the transmission line, the phase of the current when outputting high-frequency power from the transmission unit is compared with the phase of the current at the time of input. Since it can be adjusted to be an integral multiple of 180 degrees, the length of the transmission line can be further shortened.

上記態様において、少なくとも一つの伝送線路の長さが、他の伝送線路の長さと異なることとしてもよい。   In the above aspect, the length of at least one transmission line may be different from the length of other transmission lines.

この態様によれば、伝送線路の長さを、送電装置の設置場所に応じて任意に異ならせることが可能となる。   According to this aspect, the length of the transmission line can be arbitrarily changed according to the installation location of the power transmission device.

上記態様において、LC回路は、C−L−C構成のπ型回路及びL−C−L構成のT型回路のいずれかであることとしてもよい。   In the above aspect, the LC circuit may be either a π-type circuit having a CLC configuration or a T-type circuit having an LCL configuration.

この態様によれば、C−L−C構成のπ型回路及びL−C−L構成のT型回路のいずれか一方をLC回路として適宜採用することができる。   According to this aspect, any one of the π-type circuit having the CLC configuration and the T-type circuit having the LCL configuration can be appropriately employed as the LC circuit.

本発明の他の態様による非接触給電システムは、送電システムから受電システムに非接触で電力を供給する非接触給電システムであって、送電システムは、所定周波数の高周波電力を出力する高周波電源と、コイル及びコンデンサを含むLC回路並びに前記LC回路に接続される伝送線路を含む複数の伝送ユニットと、伝送ユニットを介して伝送される高周波電力を受電側に送信する複数の送電装置と、を備え、伝送ユニットは、高周波電源及び全ての送電装置が直列に接続されるように、高周波電源と一つの送電装置との間及び各送電装置の間にそれぞれ配置され、高周波電源及び送電装置の少なくともいずれかと接続され、自伝送ユニットに高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、高周波電力を伝送し、受電システムは、高周波電力を受電する複数の受電装置を備える。   A contactless power supply system according to another aspect of the present invention is a contactless power supply system that supplies power from a power transmission system to a power reception system in a contactless manner, the power transmission system including a high frequency power source that outputs high frequency power of a predetermined frequency; A plurality of transmission units including an LC circuit including a coil and a capacitor and a transmission line connected to the LC circuit, and a plurality of power transmission devices that transmit high-frequency power transmitted through the transmission unit to the power receiving side, The transmission unit is arranged between the high-frequency power source and one power transmission device and between each power transmission device so that the high-frequency power source and all the power transmission devices are connected in series. The level of current when high-frequency power is output, based on the phase of the current when high-frequency power is input to the connected transmission unit. So they become an integral multiple of 180 degrees, and transmitting a high frequency power, the power receiving system includes a plurality of power receiving apparatus receiving the high-frequency power.

この態様によれば、伝送ユニットを、高周波電源及び全ての送電装置が直列に接続されるように、高周波電源と一つの送電装置との間及び各送電装置の間にそれぞれ配置し、高周波電源及び送電装置の少なくともいずれかと接続させることができるとともに、自伝送ユニットに高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、高周波電力を伝送することが可能となる。これにより、高周波電源と各送電装置との間に敷設する伝送線路全体の長さを短くすることが可能になるとともに、各送電装置に流れる電流の大きさを同じ大きさに揃えることが可能となる。   According to this aspect, the transmission unit is disposed between the high-frequency power source and one power transmission device and between each power transmission device so that the high-frequency power source and all the power transmission devices are connected in series. It can be connected to at least one of the power transmission devices, and the phase of the current when outputting the high frequency power is an integral multiple of 180 degrees with reference to the phase of the current when the high frequency power is input to the own transmission unit. Thus, it becomes possible to transmit high frequency power. This makes it possible to shorten the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power supply and each power transmission device, and to make the current flowing through each power transmission device the same size. Become.

上記態様において、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスは、伝送線路の長さに基づいて設定されることとしてもよい。   In the above aspect, the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor may be set based on the length of the transmission line.

この態様によれば、伝送線路の長さに応じてコイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスを設定することで、伝送ユニットから高周波電力を出力するときの電流の位相が入力時の電流の位相に比べて180度の整数倍となるように調整することができるため、伝送線路の長さを、より短くすることが可能となる。   According to this aspect, by setting the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor according to the length of the transmission line, the phase of the current when outputting high-frequency power from the transmission unit is compared with the phase of the current at the time of input. Since it can be adjusted to be an integral multiple of 180 degrees, the length of the transmission line can be further shortened.

上記態様において、送電装置は、送電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、受電装置は、受電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、受電システムは、受電装置から出力される電圧を電流に変換する電圧電流変換回路を、さらに備えることとしてもよい。   In the above aspect, the power transmission device includes a series resonance circuit including a power transmission coil and a resonance capacitor, the power reception device includes a series resonance circuit including a power reception coil and a resonance capacitor, and the power reception system is output from the power reception device. A voltage-current conversion circuit that converts a voltage into a current may be further provided.

この態様によれば、非接触給電システムを一次直列二次直列コンデンサ方式とすることができるため、送電コイルの電流が定電流である場合には、受電装置から出力される電圧を定電圧にし、電圧電流変換回路から出力される電流を定電流にすることが可能となる。   According to this aspect, since the contactless power feeding system can be a primary series secondary series capacitor system, when the current of the power transmission coil is a constant current, the voltage output from the power receiving device is a constant voltage, It becomes possible to make the current output from the voltage-current converter circuit a constant current.

上記態様において、受電システムは、電圧電流変換回路の出力を短絡するスイッチを含むこととしてもよい。   In the above aspect, the power receiving system may include a switch that short-circuits the output of the voltage-current conversion circuit.

この態様によれば、短絡にしたスイッチに対応する電圧電流変換回路の後段側への電力供給を停止させ、他のスイッチに対応する電圧電流変換回路の後段側への電力供給をそのまま維持させることが可能となる。   According to this aspect, the power supply to the subsequent stage side of the voltage / current conversion circuit corresponding to the shorted switch is stopped, and the power supply to the subsequent stage side of the voltage / current conversion circuit corresponding to the other switch is maintained as it is. Is possible.

上記態様において、送電装置は、送電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、受電装置は、受電コイル及び共振コンデンサを含む並列共振回路を有することとしてもよい。   In the above aspect, the power transmission device may include a series resonance circuit including a power transmission coil and a resonance capacitor, and the power reception device may include a parallel resonance circuit including a power reception coil and a resonance capacitor.

この態様によれば、非接触給電システムを一次直列二次並列コンデンサ方式とすることができるため、送電コイルの電流が定電流である場合には、受電装置から出力される電流を定電流にすることが可能となる。   According to this aspect, since the non-contact power feeding system can be a primary series / secondary parallel capacitor system, when the current of the power transmission coil is a constant current, the current output from the power receiving device is a constant current. It becomes possible.

上記態様において、受電システムは、受電装置の出力を短絡するスイッチを含むこととしてもよい。   In the above aspect, the power receiving system may include a switch that short-circuits the output of the power receiving device.

この態様によれば、短絡にしたスイッチに対応する受電装置の後段側への電力供給を停止させ、他のスイッチに対応する受電装置の後段側への電力供給をそのまま維持させることが可能となる。   According to this aspect, it is possible to stop the power supply to the rear stage side of the power receiving apparatus corresponding to the short-circuited switch and to maintain the power supply to the rear stage side of the power receiving apparatus corresponding to the other switch as it is. .

本発明によれば、高周波電源と各送電装置との間に敷設する伝送線路全体の長さを短くしつつ、各送電装置に流れる電流の大きさを揃えることができる送電システム及び非接触給電システムを提供することができる。   According to the present invention, a power transmission system and a non-contact power feeding system capable of aligning the magnitude of current flowing through each power transmission device while shortening the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power source and each power transmission device Can be provided.

第1実施形態における非接触給電システムの回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the circuit structure of the non-contact electric power feeding system in 1st Embodiment. 図1に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric supply system shown in FIG. 図1に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric supply system shown in FIG. 第2実施形態における非接触給電システムの回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the circuit structure of the non-contact electric power feeding system in 2nd Embodiment. 図4に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric power feeding system shown in FIG. 図4に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric power feeding system shown in FIG. 第3実施形態における非接触給電システムの回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the circuit structure of the non-contact electric power feeding system in 3rd Embodiment. 図7に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric supply system shown in FIG. 図7に示す非接触給電システムにおける電子回路のシミュレーション結果を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the simulation result of the electronic circuit in the non-contact electric supply system shown in FIG.

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。各実施形態における非接触給電システムは、磁界共鳴方式により、送電側から受電側に数MHz〜数百MHzの高周波電力を非接触で伝送するシステムである。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The non-contact power feeding system in each embodiment is a system that transmits high-frequency power of several MHz to several hundreds of MHz in a non-contact manner from the power transmission side to the power receiving side by a magnetic field resonance method.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態における非接触給電システムの回路構成を例示する図である。同図に示すように、非接触給電システム1は、送電システム2と、受電システム3と、を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a non-contact power feeding system in the first embodiment. As shown in FIG. 1, the non-contact power feeding system 1 includes a power transmission system 2 and a power receiving system 3.

送電システム2は、高周波電源21と、複数の伝送ユニット22a、22b、22cと、複数の送電コイルユニット(送電装置)23a、23b、23cと、を備える。なお、伝送ユニット22a、22b、22c及び送電コイルユニット23a、23b、23cは、以下において特に区別して記載する必要がない場合には、それぞれ伝送ユニット22及び送電コイルユニット23と記載する。   The power transmission system 2 includes a high-frequency power source 21, a plurality of transmission units 22a, 22b, and 22c, and a plurality of power transmission coil units (power transmission devices) 23a, 23b, and 23c. Note that the transmission units 22a, 22b, and 22c and the power transmission coil units 23a, 23b, and 23c will be referred to as the transmission unit 22 and the power transmission coil unit 23, respectively, unless they need to be distinguished from each other.

高周波電源21は、所定の周波数(例えば6.78MHz以上の高周波)の高周波電力を出力する。高周波電源21から出力される高周波電力は、図示しない送電側制御部により制御される。高周波電源21は、電圧源及び電流源のいずれにも適用可能である。   The high frequency power supply 21 outputs high frequency power having a predetermined frequency (for example, a high frequency of 6.78 MHz or higher). The high frequency power output from the high frequency power supply 21 is controlled by a power transmission side control unit (not shown). The high frequency power source 21 can be applied to both a voltage source and a current source.

送電側制御部は、例えば、ROM、RAM、CPUなどを備えるマイクロコンピュータやFPGA(field-programmable gate array)などで構成される。送電側制御部は、高周波電源21に対し、例えばDC−DCコンバータの出力電圧を制御する出力制御信号を出力し、高周波電源21から出力される高周波電力を制御する。   The power transmission side control unit includes, for example, a microcomputer including a ROM, a RAM, a CPU, an FPGA (field-programmable gate array), and the like. The power transmission side control unit outputs, for example, an output control signal for controlling the output voltage of the DC-DC converter to the high frequency power source 21 to control the high frequency power output from the high frequency power source 21.

伝送ユニット22は、伝送線路221とLC回路222とを直列接続した回路を含み、高周波電源21及び全ての送電コイルユニット23が直列に接続されるように、配置される。具体的に、伝送ユニット22aは、高周波電源21と送電コイルユニット23aとの間に配置され、高周波電源21及び送電コイルユニット23aの双方と直列に接続される。伝送ユニット22bは、送電コイルユニット23aと送電コイルユニット23bとの間に配置され、送電コイルユニット23a、23bの双方と直列に接続される。伝送ユニット22cは、送電コイルユニット23bと送電コイルユニット23cとの間に配置され、送電コイルユニット23b、23cの双方と直列に接続される。   The transmission unit 22 includes a circuit in which a transmission line 221 and an LC circuit 222 are connected in series, and is arranged so that the high-frequency power source 21 and all the power transmission coil units 23 are connected in series. Specifically, the transmission unit 22a is disposed between the high frequency power supply 21 and the power transmission coil unit 23a, and is connected in series with both the high frequency power supply 21 and the power transmission coil unit 23a. The transmission unit 22b is disposed between the power transmission coil unit 23a and the power transmission coil unit 23b, and is connected in series with both the power transmission coil units 23a and 23b. The transmission unit 22c is disposed between the power transmission coil unit 23b and the power transmission coil unit 23c, and is connected in series with both the power transmission coil units 23b and 23c.

このように、高周波電源21及び全ての送電コイルユニット23を、伝送ユニット22を介して直列に接続することで、一つの高周波電源と点在する送電コイルユニットとの間にそれぞれ伝送線路を敷設する場合に比べ、高周波電源と各送電コイルユニットとの間に敷設する伝送線路全体の長さを短くすることが可能となる。また、高周波電源21及び全ての送電コイルユニット23を直列に接続することで、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさを同じ大きさにすることが可能となる。   In this way, by connecting the high-frequency power source 21 and all the power transmission coil units 23 in series via the transmission unit 22, transmission lines are respectively laid between one high-frequency power source and the scattered power transmission coil units. Compared to the case, the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power source and each power transmission coil unit can be shortened. Moreover, it becomes possible to make the magnitude | size of the electric current which flows into each power transmission coil unit 23 the same magnitude | size by connecting the high frequency power supply 21 and all the power transmission coil units 23 in series.

伝送線路221は、例えば、特性インピーダンスが50[Ω]の同軸ケーブルである。なお、伝送線路221は、これに限定されず、例えば、75[Ω]の同軸ケーブル、平行二線式フィーダ及びストリップラインのいずれかであってもよい。   The transmission line 221 is, for example, a coaxial cable having a characteristic impedance of 50 [Ω]. The transmission line 221 is not limited to this, and may be, for example, a 75 [Ω] coaxial cable, a parallel two-wire feeder, or a strip line.

LC回路222は、例えば、一つのコイル2221及び二つのコンデンサ2222、2223を用いたC−L−C構成のπ型回路である。   The LC circuit 222 is, for example, a π-type circuit having a CLC configuration using one coil 2221 and two capacitors 2222 and 2223.

なお、図1では、伝送線路221が、LC回路222の前段側に配置されているが、伝送線路221をLC回路222の後段側に配置することとしてもよい。   In FIG. 1, the transmission line 221 is disposed on the upstream side of the LC circuit 222, but the transmission line 221 may be disposed on the downstream side of the LC circuit 222.

このように構成される伝送ユニット22は、高周波電力が自伝送ユニット22に入力されたときの電流の位相を基準(0度)とし、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度となるように、高周波電力を伝送する。すなわち、伝送ユニット22は、自伝送ユニット22に入力された電流の位相を基準にして、出力するときの電流の位相が180度となるように、高周波電力を伝送する。   The transmission unit 22 configured as described above uses the phase of current when high frequency power is input to the own transmission unit 22 as a reference (0 degree), and the phase of current when high frequency power is output is 180 degrees. As such, high-frequency power is transmitted. That is, the transmission unit 22 transmits the high frequency power so that the phase of the current when output is 180 degrees with reference to the phase of the current input to the own transmission unit 22.

ここで、伝送線路221の長さを、高周波電源21から出力される周波数の1/2波長と同等の長さにすると、高周波電力が伝送線路221に入力されたときの電流の位相を基準にして、伝送線路221から出力されるときの電流の位相を180度にすることができる。この場合には、LC回路222を利用することなく高周波電力を伝送することが可能となる。   Here, when the length of the transmission line 221 is set to a length equivalent to ½ wavelength of the frequency output from the high frequency power supply 21, the phase of the current when the high frequency power is input to the transmission line 221 is used as a reference. Thus, the phase of the current output from the transmission line 221 can be 180 degrees. In this case, high-frequency power can be transmitted without using the LC circuit 222.

しかしながら、高周波電源21の周波数を例えば13.56MHzにした場合、高周波の波長は、約22mとなり、その1/2波長は、約11mとなる。この場合、伝送ユニット22を伝送線路221のみで構成すると、各伝送線路221の長さは、最短でも1/2波長と同等の長さである約11mとなる。このとき、高周波電源21に接続する送電コイルユニット23が、高周波電源21から11m未満の距離に設置されている場合、必要以上に長い伝送線路221を敷設することになる。   However, when the frequency of the high frequency power supply 21 is set to 13.56 MHz, for example, the wavelength of the high frequency is about 22 m, and the half wavelength is about 11 m. In this case, when the transmission unit 22 is configured by only the transmission line 221, the length of each transmission line 221 is about 11 m, which is the same length as the half wavelength at the shortest. At this time, when the power transmission coil unit 23 connected to the high frequency power source 21 is installed at a distance of less than 11 m from the high frequency power source 21, the transmission line 221 that is longer than necessary is laid.

本実施形態における非接触給電システム1は、伝送ユニット22にLC回路222を備えることで、伝送線路221の長さを11m未満にすることを可能とする。LC回路222は、伝送線路221の長さを短くすることで不足する1/2波長分に満たない長さを補足する。   The non-contact power feeding system 1 in the present embodiment enables the length of the transmission line 221 to be less than 11 m by including the LC circuit 222 in the transmission unit 22. The LC circuit 222 supplements a length that is less than the half wavelength that is insufficient by shortening the length of the transmission line 221.

例えば、伝送線路221の長さを1/4波長と同等の長さ(約5.5m)にした場合、この伝送線路221では、入力時の電流の位相(0度とする)に比べて出力時の電流の位相が90度となる。この場合には、残りの90度(1/4波長)分をLC回路222で補足し、伝送ユニット22全体で180度となるように調整する。LC回路222による調整は、例えば以下のように行う。   For example, when the length of the transmission line 221 is set to a length equivalent to a quarter wavelength (about 5.5 m), the transmission line 221 outputs compared to the phase of the current at the time of input (assuming 0 degree). The phase of the current at the time is 90 degrees. In this case, the remaining 90 degrees (1/4 wavelength) is supplemented by the LC circuit 222, and the entire transmission unit 22 is adjusted to 180 degrees. The adjustment by the LC circuit 222 is performed as follows, for example.

LC回路222のコイル2221のインダクタンス(ω01)及びコンデンサ2222、2223のキャパシタンス(1/ω01)を、以下の式(1)、式(2)により求め、それぞれをLC回路222に設定することで調整する。ここで、式(1)及び式(2)のZoは、伝送線路221の特性インピーダンスの値であり、βは、2π/λ(λ:波長)であり、xは、伝送線路221の長さ(1/2波長未満)であり、ω0は、高周波電源21出力の角周波数(2πf)である。 The inductance (ω 0 L 1 ) of the coil 2221 of the LC circuit 222 and the capacitance (1 / ω 0 C 1 ) of the capacitors 2222 and 2223 are obtained by the following equations (1) and (2), and these are respectively calculated by the LC circuit 222. Adjust by setting to. Here, Z o in the equations (1) and (2) is the value of the characteristic impedance of the transmission line 221, β is 2π / λ (λ: wavelength), and x is the length of the transmission line 221. (Less than ½ wavelength), ω 0 is the angular frequency (2πf) of the output of the high-frequency power source 21.

ω01=Zo・tan(β(0.5−x)/2) … 式(1)
1/ω01=Zo/sin(β(0.5−x)) … 式(2)
ω 0 L 1 = Z o · tan (β (0.5−x) / 2) (1)
1 / ω 0 C 1 = Z o /sin(β(0.5−x)) (2)

なお、LC回路222の構成は、前述したC−L−C構成のπ型回路には限定されない。例えば、LC回路222の構成を二つのコイル及び一つのコンデンサを用いたL−C−L構成のT型回路としてもよい。この場合のコンデンサのキャパシタンス(1/ω02)及びコイルのインダクタンス(ω02)は、以下の式(3)、式(4)により求めることができる。ここで、式(3)及び式(4)のZoは、伝送線路221の特性インピーダンスの値であり、βは、2π/λ(λ:波長)であり、xは、伝送線路221の長さ(1/2波長未満)であり、ω0は、高周波電源21出力の角周波数(2πf)である。 The configuration of the LC circuit 222 is not limited to the above-described π-type circuit having the CLC configuration. For example, the configuration of the LC circuit 222 may be an L-CL configuration T-type circuit using two coils and one capacitor. In this case, the capacitance (1 / ω 0 C 2 ) of the capacitor and the inductance (ω 0 L 2 ) of the coil can be obtained by the following equations (3) and (4). Here, Z o in the equations (3) and (4) is the value of the characteristic impedance of the transmission line 221, β is 2π / λ (λ: wavelength), and x is the length of the transmission line 221. (Less than ½ wavelength), ω 0 is the angular frequency (2πf) of the output of the high-frequency power source 21.

1/ω02=Zo・sin(β(0.5−x))/(1−cos(β(0.5−x))) … 式(3)
ω02=Zo・sin(β(0.5−x)) … 式(4)
1 / ω 0 C 2 = Z o · sin (β (0.5−x)) / (1-cos (β (0.5−x))) (3)
ω 0 L 2 = Z o · sin (β (0.5−x)) Equation (4)

このように、伝送ユニット22を、伝送線路221及びLC回路222を含めて構成することで、伝送線路221の長さを、伝送線路221のみで接続する際に必要となる長さよりも短くすることができる。つまり、高周波電源と各送電コイルユニットとの間に敷設する伝送線路全体の長さを、より短くすることが可能となる。   In this way, by configuring the transmission unit 22 including the transmission line 221 and the LC circuit 222, the length of the transmission line 221 is made shorter than the length required when connecting only by the transmission line 221. Can do. That is, the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power source and each power transmission coil unit can be further shortened.

送電コイルユニット23は、伝送ユニット22を介して伝送される高周波電力を受電システム3側に無線で伝送する。送電コイルユニット23は、例えば、複数ターンのソレノイドコイルからなるインダクタ(以下、「送電コイル」ともいう。)231と、そのインダクタ231に直列に接続されたキャパシタ(以下、「共振コンデンサ」ともいう。)232との直列共振回路で構成される。なお、キャパシタ232の替りに、インダクタ231に生ずる浮遊キャパシタンスを用いることとしてもよい。   The power transmission coil unit 23 wirelessly transmits high-frequency power transmitted through the transmission unit 22 to the power receiving system 3 side. The power transmission coil unit 23 is also referred to as, for example, an inductor (hereinafter also referred to as “power transmission coil”) 231 formed of a solenoid coil having a plurality of turns, and a capacitor (hereinafter referred to as “resonance capacitor”) connected in series to the inductor 231. ) 232 and a series resonance circuit. Note that a stray capacitance generated in the inductor 231 may be used instead of the capacitor 232.

送電コイルユニット23における直列共振回路の直列共振周波数(=1/{2π・√(L3・C3)})(L3:インダクタ231の自己インダクタンス、C3:キャパシタ232のキャパシタンス)は、高周波電源21から出力される高周波電力の周波数(以下、「電源周波数」ともいう。)に調整されている。 The series resonance frequency (= 1 / {2π · √ (L 3 · C 3 )}) (L 3 : self-inductance of inductor 231, C 3 : capacitance of capacitor 232) of the series resonance circuit in power transmission coil unit 23 is a high frequency. The frequency is adjusted to the frequency of the high frequency power output from the power supply 21 (hereinafter also referred to as “power supply frequency”).

受電システム3は、受電コイルユニット(受電装置)31a、31b、31cと、電圧電流変換回路32a、32b、32cと、スイッチ33a、33b、33cと、整流回路34a、34b、34cと、図示しない受電側制御部と、キャパシタ35a、35b、35cと、を備える。なお、受電コイルユニット31a、31b、31c、電圧電流変換回路32a、32b、32c、スイッチ33a、33b、33c、整流回路34a、34b、34c及びキャパシタ35a、35b、35cは、以下において特に区別して記載する必要がない場合には、それぞれ受電コイルユニット31、電圧電流変換回路32、スイッチ33、整流回路34及びキャパシタ35と記載する。   The power receiving system 3 includes power receiving coil units (power receiving devices) 31a, 31b, and 31c, voltage / current conversion circuits 32a, 32b, and 32c, switches 33a, 33b, and 33c, rectifier circuits 34a, 34b, and 34c, and a power receiving device (not shown). A side control unit and capacitors 35a, 35b, and 35c. The power receiving coil units 31a, 31b, 31c, the voltage / current conversion circuits 32a, 32b, 32c, the switches 33a, 33b, 33c, the rectifier circuits 34a, 34b, 34c, and the capacitors 35a, 35b, 35c are specifically distinguished below. When there is no need to do this, they are described as a power receiving coil unit 31, a voltage / current conversion circuit 32, a switch 33, a rectifier circuit 34, and a capacitor 35, respectively.

受電コイルユニット31は、送電コイルユニット23との間で磁界結合をし、高周波電力を受電する。受電コイルユニット31は、送電コイルユニット23と同一の構成を有し、例えば、複数ターンのソレノイドコイルからなるインダクタ(以下、「受電コイル」ともいう。)311と、そのインダクタ311に直列に接続されたキャパシタ(以下、「共振コンデンサ」ともいう。)312との直列共振回路で構成される。なお、キャパシタ312の替りに、インダクタ311に生ずる浮遊キャパシタンスを用いることとしてもよい。   The power receiving coil unit 31 magnetically couples with the power transmitting coil unit 23 to receive high frequency power. The power receiving coil unit 31 has the same configuration as that of the power transmitting coil unit 23, and is connected in series to, for example, an inductor (hereinafter also referred to as “power receiving coil”) 311 including a solenoid coil having a plurality of turns, and the inductor 311. And a series resonance circuit with a capacitor (hereinafter also referred to as “resonance capacitor”) 312. Note that a stray capacitance generated in the inductor 311 may be used instead of the capacitor 312.

受電コイルユニット31における直列共振回路の直列共振周波数(=1/{2π・√(L4・C4)})(L4:インダクタ311の自己インダクタンス、C4:キャパシタ312のキャパシタンス)は、電源周波数に調整されている。 The series resonance frequency (= 1 / {2π · √ (L 4 · C 4 )}) (L 4 : self-inductance of inductor 311, C 4 : capacitance of capacitor 312) of the power supply coil unit 31 is determined by the power supply The frequency is adjusted.

第1実施形態における非接触給電システム1は、磁界共鳴を用いたSS(一次直列二次直列コンデンサ)方式であるため、送電コイル231の電流I1が定電流(一定)であり、送電コイル231と受電コイル311との間の相互インダクタンスMが変動しない場合、受電コイルユニット31から出力される電圧V2は、定電圧(一定)になる。電流I1と電圧V2との関係は、以下の式(5)のように表すことができる。ここで、式(5)のω0は、高周波電源21出力の角周波数(2πf)である。 Since the non-contact power feeding system 1 in the first embodiment is an SS (primary series / secondary series capacitor) system using magnetic field resonance, the current I 1 of the power transmission coil 231 is a constant current (constant), and the power transmission coil 231. When the mutual inductance M between the power receiving coil 311 does not vary, the voltage V 2 output from the power receiving coil unit 31 becomes a constant voltage (constant). The relationship between the current I 1 and the voltage V 2 can be expressed as the following formula (5). Here, ω 0 in equation (5) is the angular frequency (2πf) of the output of the high-frequency power source 21.

2=ω0MI1 … 式(5) V 2 = ω 0 MI 1 Formula (5)

電圧電流変換回路32は、受電コイルユニット31から出力される電圧を電流に変換する。電圧電流変換回路32は、入力電圧の大きさが一定であれば、出力電流の大きさが一定になる。   The voltage-current conversion circuit 32 converts the voltage output from the power receiving coil unit 31 into a current. In the voltage-current conversion circuit 32, when the magnitude of the input voltage is constant, the magnitude of the output current is constant.

電圧電流変換回路32は、例えば、二つのコイル321、322及び一つのコンデンサ323を用いたL−C−LのT型構成によるλ/4型LPF回路である。電圧電流変換回路32のコイル321、322のインダクタンスL5とコンデンサ323のキャパシタンスC5との関係は、以下の式(6)のように表すことができる。ここで、式(6)のω0は、高周波電源21出力の角周波数(2πf)であり、Zoは、電圧電流変換回路32のインピーダンスである。 The voltage-current conversion circuit 32 is, for example, a λ / 4 type LPF circuit having an LCL T-type configuration using two coils 321 and 322 and one capacitor 323. The relationship between the inductance L 5 of the coils 321 and 322 of the voltage-current conversion circuit 32 and the capacitance C 5 of the capacitor 323 can be expressed as the following equation (6). Here, ω 0 in equation (6) is the angular frequency (2πf) of the output of the high frequency power supply 21, and Z o is the impedance of the voltage-current conversion circuit 32.

ω05=1/ω05=Zo … 式(6) ω 0 L 5 = 1 / ω 0 C 5 = Z o (6)

なお、電圧電流変換回路32の構成は、前述したL−C−LのT型構成によるλ/4型LPF回路には限定されない。例えば、電圧電流変換回路32の構成を、二つのコンデンサ及び一つのコイルを用いたC−L−Cのπ型構成によるλ/4型LPF回路、又は、前述したL−C−LのT型構成及びC−L−Cのπ型構成に含まれるCとLとを入れ替えた各構成によるλ/4型HPF回路としてもよい。   The configuration of the voltage-current conversion circuit 32 is not limited to the λ / 4 LPF circuit having the L-CL T-type configuration described above. For example, the configuration of the voltage-current conversion circuit 32 is a λ / 4 type LPF circuit with a CLC π-type configuration using two capacitors and one coil, or the L-C-L T type described above. A λ / 4 type HPF circuit having a configuration in which C and L included in the π-type configuration of C-L-C are interchanged may be used.

スイッチ33は、例えば、MOSFETを逆直列接続した回路構成であり、電圧電流変換回路32の出力を短絡する。電圧電流変換回路32の後段側に電流を供給する場合には、スイッチ33を開放にし、電圧電流変換回路32の後段側に電流を流さない場合には、スイッチ33を短絡にする。   The switch 33 has, for example, a circuit configuration in which MOSFETs are connected in anti-series and short-circuits the output of the voltage / current conversion circuit 32. The switch 33 is opened when current is supplied to the subsequent stage of the voltage / current conversion circuit 32, and the switch 33 is short-circuited when current is not supplied to the subsequent stage of the voltage / current conversion circuit 32.

整流回路34は、受電コイルユニット31から出力される高周波電力を整流し、キャパシタ35に直流電力を供給する。整流回路34は、例えば、4個の整流素子をブリッジ接続したブリッジ回路で構成される。4個の整流素子として、例えばショットキーバリアーダイオードを用いる。   The rectifying circuit 34 rectifies the high frequency power output from the power receiving coil unit 31 and supplies DC power to the capacitor 35. The rectifier circuit 34 is configured by, for example, a bridge circuit in which four rectifier elements are bridge-connected. For example, Schottky barrier diodes are used as the four rectifying elements.

受電側制御部は、ROM、RAM、CPUなどを備えるマイクロコンピュータやFPGAなどで構成される。受電側制御部は、受電システム3の各構成要素に制御信号を出力し、受電システム3全体を制御する。   The power receiving side control unit is configured by a microcomputer, FPGA, or the like that includes a ROM, a RAM, a CPU, and the like. The power receiving side control unit outputs a control signal to each component of the power receiving system 3 to control the entire power receiving system 3.

キャパシタ35は、電気化学キャパシタであってもよいし、二次電池であってもよい。電気化学キャパシタとして、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタに代表されるハイブリッドキャパシタ、レドックスキャパシタ等を用いることができ、二次電池として、例えば、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等を用いることができる。   The capacitor 35 may be an electrochemical capacitor or a secondary battery. As an electrochemical capacitor, for example, an electric double layer capacitor, a hybrid capacitor represented by a lithium ion capacitor, a redox capacitor, or the like can be used. As a secondary battery, for example, a nickel metal hydride battery, a lead storage battery, a lithium ion battery, sodium A sulfur battery or the like can be used.

次に、図2を参照し、第1実施形態の非接触給電システム1において、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさが同じになり、各キャパシタ35に充電される電流の大きさが同じになることについて説明する。   Next, referring to FIG. 2, in the non-contact power feeding system 1 of the first embodiment, the magnitude of the current flowing through each power transmission coil unit 23 is the same, and the magnitude of the current charged in each capacitor 35 is the same. Explain what will become.

例示的に、非接触給電システム1の動作をシミュレートする際の各構成要素の設定や条件等を以下のように定めた。高周波電源21の出力を13.56MHzの高周波電力とする。3つの送電コイルユニット23a、23b、23cの回路定数、3つの受電コイルユニット31a、31b、31cの回路定数、3つの電圧電流変換回路32a、32b、32cの回路定数、及び3つの整流回路34a、34b、34cの回路定数を、それぞれ同じ回路定数に設定する。3つのキャパシタ35a、35b、35cのキャパシタンスを、それぞれ同じ容量とし、3つのキャパシタ35a、35b、35cの初期充電電圧を、それぞれ異なる電圧に設定する。3つの伝送ユニット22a、22b、22cの伝送線路221の長さを、それぞれ異なる長さに設定する。3つの送電コイル231と3つの受電コイル311との間の結合係数を、それぞれ同じ結合係数に設定する。3つのスイッチ33a、33b、33cを、すべて開放にする。電子回路シミュレータとしてMicro−Capを使用する。   Illustratively, the settings, conditions, etc. of each component when simulating the operation of the non-contact power feeding system 1 are determined as follows. The output of the high frequency power supply 21 is set to a high frequency power of 13.56 MHz. Circuit constants of three power transmission coil units 23a, 23b, 23c, circuit constants of three power receiving coil units 31a, 31b, 31c, circuit constants of three voltage-current conversion circuits 32a, 32b, 32c, and three rectifier circuits 34a, The circuit constants 34b and 34c are set to the same circuit constant. The capacitances of the three capacitors 35a, 35b, and 35c are set to the same capacitance, and the initial charging voltages of the three capacitors 35a, 35b, and 35c are set to different voltages. The lengths of the transmission lines 221 of the three transmission units 22a, 22b, and 22c are set to different lengths. The coupling coefficient between the three power transmission coils 231 and the three power reception coils 311 is set to the same coupling coefficient. All the three switches 33a, 33b, and 33c are opened. Micro-Cap is used as an electronic circuit simulator.

図2(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。図2(A)のドレイン電流DIは、10倍の電流値をグラフに表している。   FIG. 2A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21. The drain current DI in FIG. 2A shows a 10 times larger current value in the graph.

図2(B)は、キャパシタ35aの充電電流CIaを表すグラフであり、図2(C)は、キャパシタ35bの充電電流CIbを表すグラフであり、図2(D)は、キャパシタ35cの充電電流CIcを表すグラフである。   2B is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, FIG. 2C is a graph showing the charging current CIb of the capacitor 35b, and FIG. 2D is the charging current of the capacitor 35c. It is a graph showing CIc.

図2(B)、図2(C)及び図2(D)に示すように、3つのキャパシタ35a、35b、35cの充電電流CIa、CIb、CIcの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIGS. 2B, 2C, and 2D, the charging currents CIa, CIb, and CIc of the three capacitors 35a, 35b, and 35c have the same magnitude.

図2(E)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流LIb、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流LIa及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流LIcを表すグラフである。   2E shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current LIb flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current LIa flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. It is a graph showing the electric current LIc which flows into.

図2(E)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流LIa、LIb、LIcの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流LIa、LIb、LIcの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 2E, the magnitudes of the currents LIa, LIb, and LIc flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the magnitudes of the currents LIa, LIb, and LIc flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same.

このように、第1実施形態における非接触給電システム1によれば、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさを同じ大きさにし、各キャパシタ35に充電される電流の大きさを同じ大きさにすることができる。   Thus, according to the non-contact electric power feeding system 1 in 1st Embodiment, the magnitude | size of the electric current which flows into each power transmission coil unit 23 is made the same magnitude | size, and the magnitude | size of the electric current charged to each capacitor 35 is the same magnitude | size. Can be.

次に、図3を参照し、前述した図2に示す状態から、中段の受電システム3にあるスイッチ33bを短絡にした場合に、各送電コイルユニット23に流れる電流及び各キャパシタ312に充電される電流が、どのようになるのかについて説明する。   Next, referring to FIG. 3, when the switch 33b in the middle power receiving system 3 is short-circuited from the state shown in FIG. 2 described above, the current flowing in each power transmission coil unit 23 and each capacitor 312 are charged. The current will be described.

図3(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。図3(A)のドレイン電流DIは、10倍の電流値をグラフに表している。   FIG. 3A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21. The drain current DI in FIG. 3A shows a 10 times larger current value in the graph.

図3(B)は、キャパシタ35aの充電電流CIaを表すグラフであり、図3(C)は、キャパシタ35bの充電電流CIbを表すグラフであり、図3(D)は、キャパシタ35cの充電電流CIcを表すグラフである。   3B is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, FIG. 3C is a graph showing the charging current CIb of the capacitor 35b, and FIG. 3D is the charging current of the capacitor 35c. It is a graph showing CIc.

図3(C)に示すように、スイッチ33bを短絡にした中段のキャパシタ35bの充電電流CIbは0となる。一方、図3(B)及び図3(D)に示すように、残りの2つのキャパシタ35a、35cの充電電流CIa、CIcは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 3C, the charging current CIb of the middle stage capacitor 35b in which the switch 33b is short-circuited becomes zero. On the other hand, as shown in FIGS. 3B and 3D, the charging currents CIa and CIc of the remaining two capacitors 35a and 35c are maintained in the same state.

図3(E)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流LIb、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流LIa及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流LIcを表すグラフである。   FIG. 3E shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current LIb flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current LIa flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. It is a graph showing the electric current LIc which flows into.

図3(E)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流LIa、LIb、LIcの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流LIa、LIb、LIcは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 3E, the magnitudes of the currents LIa, LIb, and LIc flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the currents LIa, LIb, and LIc flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are maintained in the same state.

このように、第1実施形態における非接触給電システム1によれば、スイッチ33を短絡にすることで、短絡にしたスイッチ33に対応するキャパシタ35の充電のみを停止させ、他のキャパシタ35に対する充電は、そのまま継続させることができる。   Thus, according to the non-contact power feeding system 1 in the first embodiment, by short-circuiting the switch 33, only charging of the capacitor 35 corresponding to the short-circuited switch 33 is stopped, and charging to the other capacitors 35 is performed. Can be continued as is.

前述したように、第1実施形態における非接触給電システム1によれば、伝送ユニット22を、高周波電源21及び全ての送電コイルユニット23が直列に接続されるように、高周波電源21と一つの送電コイルユニット23との間及び各送電コイルユニット23の間にそれぞれ配置し、高周波電源21及び送電コイルユニット23の少なくともいずれかと接続させることができるとともに、自ユニットに高周波電力が入力されたときの位相を基準にして、高周波電力を出力するときの位相が180度となるように、高周波電力を伝送することができる。   As described above, according to the non-contact power feeding system 1 in the first embodiment, the transmission unit 22 is connected to the high frequency power source 21 and one power transmission so that the high frequency power source 21 and all the power transmission coil units 23 are connected in series. It is arranged between the coil unit 23 and between each power transmission coil unit 23 and can be connected to at least one of the high frequency power source 21 and the power transmission coil unit 23, and the phase when the high frequency power is input to the own unit. , The high frequency power can be transmitted so that the phase when the high frequency power is output is 180 degrees.

これにより、高周波電源21と各送電コイルユニット23との間に敷設する伝送線路全体の長さを短くすることができるとともに、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさを揃えることができる。   Thereby, the length of the entire transmission line laid between the high-frequency power source 21 and each power transmission coil unit 23 can be shortened, and the magnitude of the current flowing through each power transmission coil unit 23 can be made uniform.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態について説明する。図4に示す第2実施形態における非接触給電システム1sが、前述した図1に示す第1実施形態における非接触給電システム1と異なる点は、受電コイルユニットの構成が異なる点、及び第1実施形態の電圧電流変換回路32が省略されている点である。それ以外の構成については、第1実施形態における非接触給電システムの各構成と概ね同様である(その他の相違する部分については、いずれの構成を採用することとしてもよい)。したがって、各構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。以下においては、主に第1実施形態との相違点について説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. The non-contact power feeding system 1s in the second embodiment shown in FIG. 4 differs from the above-described non-contact power feeding system 1 in the first embodiment shown in FIG. 1 in that the configuration of the power receiving coil unit is different, and the first implementation. The voltage-current conversion circuit 32 of the embodiment is omitted. About another structure, it is the same as that of each structure of the non-contact electric power feeding system in 1st Embodiment (it is good also as employ | adopting any structure about another different part). Therefore, the same reference numerals are given to the respective components, and the description thereof is omitted. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described.

図4に示すように、非接触給電システム1sの受電コイルユニット31sa、31sb、31scは、例えば、複数ターンのソレノイドコイルからなるインダクタ311と、そのインダクタ311に並列に接続されたキャパシタ312sとの並列共振回路で構成される。   As shown in FIG. 4, the receiving coil units 31sa, 31sb, 31sc of the non-contact power feeding system 1s are, for example, a parallel arrangement of an inductor 311 composed of a solenoid coil having a plurality of turns and a capacitor 312s connected in parallel to the inductor 311. It consists of a resonant circuit.

なお、受電コイルユニット31sa、31sb、31scは、以下において特に区別して記載する必要がない場合には、受電コイルユニット31sと記載する。また、キャパシタ312sの替りに、インダクタ311に生ずる浮遊キャパシタンスを用いることとしてもよい。   Note that the power receiving coil units 31sa, 31sb, and 31sc will be referred to as the power receiving coil unit 31s when it is not necessary to distinguish them in the following description. Further, a stray capacitance generated in the inductor 311 may be used instead of the capacitor 312s.

第2実施形態における非接触給電システム1sは、磁界共鳴を用いたSP(一次直列二次並列コンデンサ)方式であるため、送電コイル231の電流I1が定電流(一定)であり、送電コイル231と受電コイル311との間の相互インダクタンスMが変動しない場合、受電コイルユニット31sから出力される電流I2は、定電流(一定)になる。電流I1と電流I2との関係は、以下の式(7)のように表すことができる。ここで、aは、n1/n2(n1:送電コイル231の巻数、n2:受電コイル311の巻数)であり、L2は、受電コイル311の自己インダクタンスである。 Since the non-contact power feeding system 1 s in the second embodiment is an SP (primary series / secondary parallel capacitor) system using magnetic field resonance, the current I 1 of the power transmission coil 231 is a constant current (constant), and the power transmission coil 231. When the mutual inductance M between the power receiving coil 311 does not change, the current I 2 output from the power receiving coil unit 31s becomes a constant current (constant). The relationship between the current I 1 and the current I 2 can be expressed as the following formula (7). Here, a is n 1 / n 2 (n 1 : the number of turns of the power receiving coil 231, n 2 : the number of turns of the power receiving coil 311), and L 2 is the self-inductance of the power receiving coil 311.

2={M/(a・L2)}I1 … 式(7) I 2 = {M / (a · L 2 )} I 1 (7)

第2実施形態におけるスイッチ33は、受電コイルユニット31sの出力を短絡する。受電コイルユニット31sの後段側に電流を供給する場合には、スイッチ33を開放にし、受電コイルユニット31sの後段側に電流を流さない場合には、スイッチ33を短絡にする。   The switch 33 in the second embodiment shorts the output of the power receiving coil unit 31s. The switch 33 is opened when current is supplied to the downstream side of the power receiving coil unit 31s, and the switch 33 is short-circuited when current is not passed through the downstream side of the power receiving coil unit 31s.

次に、図5を参照し、第2実施形態における非接触給電システム1sにおいて、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさが同じになり、各受電コイルユニット31sから出力される電流の大きさが同じになり、各キャパシタ35に充電される電流の大きさが同じになることについて説明する。   Next, referring to FIG. 5, in the non-contact power feeding system 1 s according to the second embodiment, the magnitudes of currents flowing through the power transmission coil units 23 are the same, and the magnitudes of currents output from the power receiving coil units 31 s. Will be described, and the magnitude of the current charged in each capacitor 35 will be the same.

例示的に、非接触給電システム1sの動作をシミュレートする際の各構成要素の設定や条件等を以下のように定めた。高周波電源21の出力を13.56MHzの高周波電力とする。3つの送電コイルユニット23a、23b、23cの回路定数、3つの受電コイルユニット31sa、31sb、31scの回路定数、及び3つの整流回路34a、34b、34cの回路定数を、それぞれ同じ回路定数に設定する。3つのキャパシタ35a、35b、35cのキャパシタンスを、それぞれ同じ容量とし、3つのキャパシタ35a、35b、35cの初期充電電圧を、それぞれ異なる電圧に設定する。3つの伝送ユニット22a、22b、22cの伝送線路221の長さを、それぞれ異なる長さに設定する。3つの送電コイル231と3つの受電コイル311との間の結合係数を、それぞれ同じ結合係数に設定する。3つのスイッチ33a、33b、33cを、すべて開放にする。電子回路シミュレータとしてLTspiceを使用する。   Illustratively, the settings, conditions, and the like of each component when simulating the operation of the non-contact power feeding system 1s are determined as follows. The output of the high frequency power supply 21 is set to a high frequency power of 13.56 MHz. The circuit constants of the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c, the circuit constants of the three power reception coil units 31sa, 31sb, and 31sc, and the circuit constants of the three rectifier circuits 34a, 34b, and 34c are set to the same circuit constant. . The capacitances of the three capacitors 35a, 35b, and 35c are set to the same capacitance, and the initial charging voltages of the three capacitors 35a, 35b, and 35c are set to different voltages. The lengths of the transmission lines 221 of the three transmission units 22a, 22b, and 22c are set to different lengths. The coupling coefficient between the three power transmission coils 231 and the three power reception coils 311 is set to the same coupling coefficient. All the three switches 33a, 33b, and 33c are opened. LTspice is used as an electronic circuit simulator.

図5(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。   FIG. 5A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21.

図5(B)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流L1Ib、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流L1Ia及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流L1Icを表すグラフである。   FIG. 5B shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current L1Ib flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current L1Ia flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. It is a graph showing the electric current L1Ic which flows into.

図5(B)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 5B, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same.

図5(C)は、受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ib、並びに受電コイルユニット31saの出力電流L2Ia及び受電コイルユニット31scの出力電流L2Icを表すグラフである。   FIG. 5C is a graph showing the output current L2Ib of the power receiving coil unit 31sb, the output current L2Ia of the power receiving coil unit 31sa, and the output current L2Ic of the power receiving coil unit 31sc.

図5(C)に示すように、3つの受電コイルユニット31sa、31sb、31scの出力電流L2Ia、L2Ib、L2Icの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 5C, the magnitudes of the output currents L2Ia, L2Ib, and L2Ic of the three power receiving coil units 31sa, 31sb, and 31sc are the same.

図5(D)は、キャパシタ35aの充電電流CIa、キャパシタ35bの充電電流CIb及びキャパシタ35cの充電電流CIcを表すグラフである。   FIG. 5D is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, the charging current CIb of the capacitor 35b, and the charging current CIc of the capacitor 35c.

図5(D)に示すように、3つのキャパシタ35a、35b、35cの充電電流CIa、CIb、CIcの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 5D, the charging currents CIa, CIb, CIc of the three capacitors 35a, 35b, 35c have the same magnitude.

このように、第2実施形態における非接触給電システム1sによれば、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさを同じ大きさにし、各受電コイルユニット31sから出力される電流の大きさを同じ大きさにし、各キャパシタ35に充電される電流の大きさを同じ大きさにすることができる。   Thus, according to the non-contact electric power feeding system 1s in 2nd Embodiment, the magnitude | size of the electric current which flows into each power transmission coil unit 23 is made the same magnitude | size, and the magnitude | size of the electric current output from each receiving coil unit 31s is the same. The magnitude of the current charged in each capacitor 35 can be made the same.

次に、図6を参照し、前述した図4に示す状態から、中段の受電システム3にあるスイッチ33bを短絡にした場合に、各送電コイルユニット23に流れる電流、各受電コイルユニット31sから出力される電流及び各キャパシタ312に充電される電流が、どのようになるのかについて説明する。   Next, referring to FIG. 6, when the switch 33b in the middle power receiving system 3 is short-circuited from the state shown in FIG. 4 described above, the current flowing through each power transmitting coil unit 23 and the output from each power receiving coil unit 31s. A description will be given of how the current to be charged and the current charged to each capacitor 312 become.

図6(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。   FIG. 6A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21.

図6(B)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流L1Ib、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流L1Ia及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流L1Icを表すグラフである。   6B shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current L1Ib flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current L1Ia flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. It is a graph showing the electric current L1Ic which flows into.

図6(B)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 6B, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are maintained in the same state.

図6(C)は、受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ib、並びに受電コイルユニット31saの出力電流L2Ia及び受電コイルユニット31scの出力電流L2Icを表すグラフである。   FIG. 6C is a graph showing the output current L2Ib of the power receiving coil unit 31sb, the output current L2Ia of the power receiving coil unit 31sa, and the output current L2Ic of the power receiving coil unit 31sc.

図6(C)に示すように、スイッチ33bを短絡にした中段の受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ibは0となる。一方、残りの2つの受電コイルユニット31sa、31scの出力電流L2Ia、L2Icは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 6C, the output current L2Ib of the middle power receiving coil unit 31sb in which the switch 33b is short-circuited becomes zero. On the other hand, the output currents L2Ia and L2Ic of the remaining two power receiving coil units 31sa and 31sc are maintained in the same state.

図6(D)は、キャパシタ35aの充電電流CIa及びキャパシタ35cの充電電流CIc、並びにキャパシタ35bの充電電流CIbを表すグラフである。   FIG. 6D is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, the charging current CIc of the capacitor 35c, and the charging current CIb of the capacitor 35b.

図6(D)に示すように、スイッチ33bを短絡にした中段のキャパシタ35bの充電電流CIbは0となる。一方、残りの2つのキャパシタ35a、35cの充電電流CIa、CIcは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 6D, the charging current CIb of the middle-stage capacitor 35b in which the switch 33b is short-circuited becomes zero. On the other hand, the charging currents CIa and CIc of the remaining two capacitors 35a and 35c are maintained in the same state.

このように、第2実施形態における非接触給電システム1sによれば、スイッチ33を短絡にすることで、短絡にしたスイッチ33に対応するキャパシタ35の充電のみを停止させ、他のキャパシタ35に対する充電は、そのまま継続させることができる。   Thus, according to the non-contact power feeding system 1s in the second embodiment, by short-circuiting the switch 33, only charging of the capacitor 35 corresponding to the short-circuited switch 33 is stopped, and charging to the other capacitors 35 is performed. Can be continued as is.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態について説明する。図7に示す第3実施形態における非接触給電システム1tが、前述した図4に示す第2実施形態における非接触給電システム1sと異なる点は、伝送ユニット22のLC回路の構成が異なる点である。それ以外の構成については、第2実施形態における非接触給電システムの各構成と同様である。したがって、各構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。以下においては、主に第2実施形態との相違点について説明する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described. The non-contact power feeding system 1t in the third embodiment shown in FIG. 7 is different from the above-described non-contact power feeding system 1s in the second embodiment shown in FIG. 4 in that the configuration of the LC circuit of the transmission unit 22 is different. . About another structure, it is the same as that of each structure of the non-contact electric power feeding system in 2nd Embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to the respective components, and the description thereof is omitted. In the following, differences from the second embodiment will be mainly described.

図7に示すように、非接触給電システム1tにおける伝送ユニット22のLC回路222tは、例えば、二つのコイル2224、2225及び一つコンデンサ2226を用いたL−C−L構成のT型回路である。   As shown in FIG. 7, the LC circuit 222t of the transmission unit 22 in the contactless power feeding system 1t is, for example, an L-C-L T-type circuit using two coils 2224 and 2225 and one capacitor 2226. .

次に、図8を参照し、第3実施形態における非接触給電システム1tにおいて、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさが同じになり、各受電コイルユニット31sから出力される電流の大きさが同じになり、各キャパシタ35に充電される電流の大きさが同じになることについて説明する。   Next, referring to FIG. 8, in the non-contact power feeding system 1t according to the third embodiment, the magnitudes of the currents flowing through the power transmission coil units 23 are the same, and the magnitudes of the currents output from the power receiving coil units 31s. Will be described, and the magnitude of the current charged in each capacitor 35 will be the same.

ここで、非接触給電システム1tの動作をシミュレートする際の各構成要素の設定や条件等は、前述した第2実施形態における非接触給電システム1sと同様であるため、その説明は省略する。   Here, since the setting, conditions, etc. of each component when simulating the operation of the non-contact power feeding system 1t are the same as those of the non-contact power feeding system 1s in the second embodiment described above, the description thereof is omitted.

図8(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。   FIG. 8A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21.

図8(B)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流L1Ib、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流L1Ia及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流L1Icを表すグラフである。   FIG. 8B shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current L1Ib flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current L1Ia flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. 6 is a graph showing a current L1Ic flowing through

図8(B)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 8B, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same.

図8(C)は、受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ib、並びに受電コイルユニット31saの出力電流L2Ia及び受電コイルユニット31scの出力電流L2Icを表すグラフである。   FIG. 8C is a graph showing the output current L2Ib of the power receiving coil unit 31sb, the output current L2Ia of the power receiving coil unit 31sa, and the output current L2Ic of the power receiving coil unit 31sc.

図8(C)に示すように、3つの受電コイルユニット31sa、31sb、31scの出力電流L2Ia、L2Ib、L2Icの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 8C, the magnitudes of the output currents L2Ia, L2Ib, L2Ic of the three power receiving coil units 31sa, 31sb, 31sc are the same.

図8(D)は、キャパシタ35aの充電電流CIa、キャパシタ35bの充電電流CIb及びキャパシタ35cの充電電流CIcを表すグラフである。   FIG. 8D is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, the charging current CIb of the capacitor 35b, and the charging current CIc of the capacitor 35c.

図8(D)に示すように、3つのキャパシタ35a、35b、35cの充電電流CIa、CIb、CIcの大きさは、同じ大きさになる。   As shown in FIG. 8D, the charging currents CIa, CIb, CIc of the three capacitors 35a, 35b, 35c have the same magnitude.

このように、第3実施形態おける非接触給電システム1tによれば、各送電コイルユニット23に流れる電流の大きさを同じ大きさにし、各受電コイルユニット31sから出力される電流の大きさを同じ大きさにし、各キャパシタ35に充電される電流の大きさを同じ大きさにすることができる。   Thus, according to the non-contact electric power feeding system 1t in 3rd Embodiment, the magnitude | size of the electric current which flows into each power transmission coil unit 23 is made the same magnitude | size, and the magnitude | size of the electric current output from each receiving coil unit 31s is the same. The magnitude of the current charged in each capacitor 35 can be made the same.

次に、図9を参照し、前述した図7に示す状態から、中段の受電システム3にあるスイッチ33bを短絡にした場合に、各送電コイルユニット23に流れる電流、各受電コイルユニット31sから出力される電流及び各キャパシタ312に充電される電流が、どのようになるのかについて説明する。   Next, referring to FIG. 9, when the switch 33b in the middle power receiving system 3 is short-circuited from the state shown in FIG. 7 described above, the current flowing through each power transmitting coil unit 23 and the output from each power receiving coil unit 31s are shown. A description will be given of how the current to be charged and the current charged to each capacitor 312 become.

図9(A)は、高周波電源21に含まれるFETのドレイン電圧DV及びドレイン電流DIを表すグラフである。   FIG. 9A is a graph showing the drain voltage DV and the drain current DI of the FET included in the high-frequency power source 21.

図9(B)は、高周波電源21の出力電流II及び送電コイルユニット23bの送電コイル231に流れる電流L1Ib、並びに送電コイルユニット23aの送電コイル231に流れる電流L1Ia及び送電コイルユニット23cの送電コイル231に流れる電流L1Icを表すグラフである。   FIG. 9B shows the output current II of the high-frequency power source 21, the current L1Ib flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23b, the current L1Ia flowing through the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23a, and the power transmission coil 231 of the power transmission coil unit 23c. 6 is a graph showing a current L1Ic flowing through

図9(B)に示すように、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icの大きさは、高周波電源21の出力電流IIの大きさと同じである。つまり、3つの送電コイルユニット23a、23b、23cに流れる電流L1Ia、L1Ib、L1Icは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 9B, the magnitudes of the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are the same as the magnitude of the output current II of the high-frequency power source 21. That is, the currents L1Ia, L1Ib, and L1Ic flowing through the three power transmission coil units 23a, 23b, and 23c are maintained in the same state.

図9(C)は、受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ib、並びに受電コイルユニット31saの出力電流L2Ia及び受電コイルユニット31scの出力電流L2Icを表すグラフである。   FIG. 9C is a graph showing the output current L2Ib of the power receiving coil unit 31sb, the output current L2Ia of the power receiving coil unit 31sa, and the output current L2Ic of the power receiving coil unit 31sc.

図9(C)に示すように、スイッチ33bを短絡にした中段の受電コイルユニット31sbの出力電流L2Ibは0となる。一方、残りの2つの受電コイルユニット31sa、31scの出力電流L2Ia、L2Icは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 9C, the output current L2Ib of the middle receiving coil unit 31sb in which the switch 33b is short-circuited becomes zero. On the other hand, the output currents L2Ia and L2Ic of the remaining two power receiving coil units 31sa and 31sc are maintained in the same state.

図9(D)は、キャパシタ35aの充電電流CIa及びキャパシタ35cの充電電流CIc、並びにキャパシタ35bの充電電流CIbを表すグラフである。   FIG. 9D is a graph showing the charging current CIa of the capacitor 35a, the charging current CIc of the capacitor 35c, and the charging current CIb of the capacitor 35b.

図9(D)に示すように、スイッチ33bを短絡にした中段のキャパシタ35bの充電電流CIbは0となる。一方、残りの2つのキャパシタ35a、35cの充電電流CIa、CIcは、互いに同じ大きさとなる状態が維持される。   As shown in FIG. 9D, the charging current CIb of the middle stage capacitor 35b in which the switch 33b is short-circuited becomes zero. On the other hand, the charging currents CIa and CIc of the remaining two capacitors 35a and 35c are maintained in the same state.

このように、第3実施形態における非接触給電システム1tによれば、スイッチ33を短絡にすることで、短絡にしたスイッチ33に対応するキャパシタ35の充電のみを停止させ、他のキャパシタ35に対する充電は、そのまま継続させることができる。   Thus, according to the non-contact power feeding system 1t in the third embodiment, by short-circuiting the switch 33, only charging of the capacitor 35 corresponding to the short-circuited switch 33 is stopped, and charging to the other capacitors 35 is performed. Can be continued as is.

[変形例]
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。各実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
[Modification]
Each embodiment described above is for facilitating understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. Each element provided in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. In addition, the structures shown in different embodiments can be partially replaced or combined.

例えば、前述した各実施形態では、伝送ユニット22を構成する伝送線路221の長さが、高周波電源21から出力される周波数の1/2波長よりも短い場合について説明しているが、伝送線路221の長さを、1/2波長よりも長くした場合にも、本発明を適用することができる。具体的に、伝送線路221の長さを、1/2波長よりも長くした場合に、伝送ユニット22は、高周波電力が自伝送ユニット22に入力されたときの電流の位相を基準とし、高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、高周波電力を伝送することとすればよい。   For example, in each of the embodiments described above, the case where the length of the transmission line 221 constituting the transmission unit 22 is shorter than ½ wavelength of the frequency output from the high-frequency power source 21 has been described. The present invention can also be applied when the length of is longer than ½ wavelength. Specifically, when the length of the transmission line 221 is longer than ½ wavelength, the transmission unit 22 uses the phase of the current when the high frequency power is input to the own transmission unit 22 as a reference, and the high frequency power The high frequency power may be transmitted so that the phase of the current when the signal is output is an integral multiple of 180 degrees.

これにより、高周波電源21に接続する送電コイルユニット23が、高周波電源21から遠くに離れている場合に、高周波電源21から出力される周波数の1/2波長よりも長い伝送線路221を用いて伝送ユニット22を構成することが可能となる。   Thereby, when the power transmission coil unit 23 connected to the high frequency power supply 21 is far away from the high frequency power supply 21, transmission is performed using the transmission line 221 longer than ½ wavelength of the frequency output from the high frequency power supply 21. The unit 22 can be configured.

例えば、伝送線路221の長さを、高周波電源21から出力される周波数(例えば13.56MHz)の3/4波長分の長さ(約16.5m)とした場合、伝送線路221に入力された電流の位相を基準にすると、出力するときの電流の位相は270度となる。この場合、伝送ユニット22は、入力されたときの電流の位相を基準にして、出力されるときの電流の位相が360度(180度の2倍)となるように、高周波電力を伝送する。この場合、LC回路222は、残りの90度(1/4波長)分を補足する。   For example, when the length of the transmission line 221 is set to a length (about 16.5 m) of ¾ wavelength of the frequency (for example, 13.56 MHz) output from the high-frequency power source 21, the transmission line 221 is input to the transmission line 221. Based on the phase of the current, the phase of the current when output is 270 degrees. In this case, the transmission unit 22 transmits the high frequency power so that the phase of the current when output is 360 degrees (twice 180 degrees) with the phase of the current when input as a reference. In this case, the LC circuit 222 supplements the remaining 90 degrees (1/4 wavelength).

同様に、伝送線路221の長さを、高周波電源21から出力される周波数(例えば13.56MHz)の5/4波長分の長さ(約27.5m)とした場合、伝送線路221に入力された電流の位相を基準にすると、出力するときの電流の位相は450度となる。この場合、伝送ユニット22は、入力されたときの電流の位相を基準にして、出力されるときの電流の位相が540度(180度の3倍)となるように、高周波電力を伝送する。この場合、LC回路222は、残りの90度(1/4波長)分を補足する。   Similarly, when the length of the transmission line 221 is set to a length (about 27.5 m) of 5/4 wavelength of the frequency (for example, 13.56 MHz) output from the high-frequency power source 21, the transmission line 221 is input to the transmission line 221. With reference to the phase of the current, the phase of the current when output is 450 degrees. In this case, the transmission unit 22 transmits the high frequency power so that the phase of the current when output is 540 degrees (3 times 180 degrees) with reference to the phase of the current when input. In this case, the LC circuit 222 supplements the remaining 90 degrees (1/4 wavelength).

1…非接触給電システム、2…送電システム、3…受電システム、21…高周波電源、22…伝送ユニット、23…送電コイルユニット、31…受電コイルユニット、32…電圧電流変換回路、33…スイッチ、34…整流回路、35…キャパシタ、221…伝送線路、222…LC回路、231…インダクタ(送電コイル)、232…キャパシタ(共振コンデンサ)、311…インダクタ(受電コイル)、312…キャパシタ(共振コンデンサ)、321、322…コイル、323…コンデンサ、2221…コイル、2222、2223…コンデンサ、2224、2225…コイル、2226…コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-contact electric power feeding system, 2 ... Power transmission system, 3 ... Power receiving system, 21 ... High frequency power supply, 22 ... Transmission unit, 23 ... Power transmission coil unit, 31 ... Power receiving coil unit, 32 ... Voltage current conversion circuit, 33 ... Switch, 34 ... rectifier circuit, 35 ... capacitor, 221 ... transmission line, 222 ... LC circuit, 231 ... inductor (power transmission coil), 232 ... capacitor (resonance capacitor), 311 ... inductor (power reception coil), 312 ... capacitor (resonance capacitor) , 321, 322 ... coil, 323 ... capacitor, 2221 ... coil, 2222, 2223 ... capacitor, 2224, 2225 ... coil, 2226 ... capacitor

Claims (10)

所定周波数の高周波電力を出力する高周波電源と、
コイル及びコンデンサを含むLC回路並びに前記LC回路に接続される伝送線路を含む複数の伝送ユニットと、
前記伝送ユニットを介して伝送される前記高周波電力を受電側に送信する複数の送電装置と、
を備え、
前記伝送ユニットは、
前記高周波電源及び全ての前記送電装置が直列に接続されるように、前記高周波電源と一つの前記送電装置との間及び各前記送電装置の間にそれぞれ配置され、前記高周波電源及び前記送電装置の少なくともいずれかと接続され、
自伝送ユニットに前記高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、前記高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、前記高周波電力を伝送する、
送電システム。
A high-frequency power source that outputs high-frequency power of a predetermined frequency;
A plurality of transmission units including an LC circuit including a coil and a capacitor and a transmission line connected to the LC circuit;
A plurality of power transmission devices that transmit the high-frequency power transmitted through the transmission unit to a power receiving side;
With
The transmission unit is
The high-frequency power source and all the power transmission devices are connected in series, and are arranged between the high-frequency power source and one power transmission device and between the power transmission devices, respectively. Connected with at least one,
The high frequency power is transmitted so that the phase of the current when the high frequency power is output is an integer multiple of 180 degrees with reference to the phase of the current when the high frequency power is input to the own transmission unit.
Power transmission system.
前記コイルのインダクタンス及び前記コンデンサのキャパシタンスは、前記伝送線路の長さに基づいて設定される、
請求項1記載の送電システム。
The inductance of the coil and the capacitance of the capacitor are set based on the length of the transmission line,
The power transmission system according to claim 1.
少なくとも一つの前記伝送線路の長さが、他の前記伝送線路の長さと異なる、
請求項2記載の送電システム。
The length of at least one of the transmission lines is different from the length of the other transmission lines,
The power transmission system according to claim 2.
前記LC回路は、C−L−C構成のπ型回路及びL−C−L構成のT型回路のいずれかである、
請求項2又は3記載の送電システム。
The LC circuit is either a π-type circuit having a CLC configuration or a T-type circuit having an LCL configuration.
The power transmission system according to claim 2 or 3.
送電システムから受電システムに非接触で電力を供給する非接触給電システムであって、
前記送電システムは、
所定周波数の高周波電力を出力する高周波電源と、
コイル及びコンデンサを含むLC回路並びに前記LC回路に接続される伝送線路を含む複数の伝送ユニットと、
前記伝送ユニットを介して伝送される前記高周波電力を受電側に送信する複数の送電装置と、
を備え、
前記伝送ユニットは、
前記高周波電源及び全ての前記送電装置が直列に接続されるように、前記高周波電源と一つの前記送電装置との間及び各前記送電装置の間にそれぞれ配置され、前記高周波電源及び前記送電装置の少なくともいずれかと接続され、
自伝送ユニットに前記高周波電力が入力されたときの電流の位相を基準にして、前記高周波電力を出力するときの電流の位相が180度の整数倍となるように、前記高周波電力を伝送し、
前記受電システムは、前記高周波電力を受電する複数の受電装置を備える、
非接触給電システム。
A contactless power supply system that supplies power from a power transmission system to a power reception system in a contactless manner,
The power transmission system includes:
A high-frequency power source that outputs high-frequency power of a predetermined frequency;
A plurality of transmission units including an LC circuit including a coil and a capacitor and a transmission line connected to the LC circuit;
A plurality of power transmission devices that transmit the high-frequency power transmitted through the transmission unit to a power receiving side;
With
The transmission unit is
The high-frequency power source and all the power transmission devices are connected in series, and are arranged between the high-frequency power source and one power transmission device and between the power transmission devices, respectively. Connected with at least one,
Based on the phase of the current when the high frequency power is input to the own transmission unit, the high frequency power is transmitted so that the phase of the current when the high frequency power is output is an integral multiple of 180 degrees,
The power receiving system includes a plurality of power receiving devices that receive the high-frequency power.
Contactless power supply system.
前記コイルのインダクタンス及び前記コンデンサのキャパシタンスは、前記伝送線路の長さに基づいて設定される、
請求項5記載の非接触給電システム。
The inductance of the coil and the capacitance of the capacitor are set based on the length of the transmission line,
The contactless power feeding system according to claim 5.
前記送電装置は、送電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、
前記受電装置は、受電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、
前記受電システムは、前記受電装置から出力される電圧を電流に変換する電圧電流変換回路を、さらに備える、
請求項5又は6記載の非接触給電システム。
The power transmission device has a series resonant circuit including a power transmission coil and a resonant capacitor,
The power receiving device has a series resonant circuit including a power receiving coil and a resonant capacitor,
The power receiving system further includes a voltage-current conversion circuit that converts a voltage output from the power receiving apparatus into a current.
The contactless power feeding system according to claim 5 or 6.
前記受電システムは、前記電圧電流変換回路の出力を短絡するスイッチを含む、
請求項7記載の非接触給電システム。
The power receiving system includes a switch for short-circuiting the output of the voltage-current conversion circuit,
The contactless power feeding system according to claim 7.
前記送電装置は、送電コイル及び共振コンデンサを含む直列共振回路を有し、
前記受電装置は、受電コイル及び共振コンデンサを含む並列共振回路を有する、
請求項5又は6記載の非接触給電システム。
The power transmission device has a series resonant circuit including a power transmission coil and a resonant capacitor,
The power receiving device has a parallel resonant circuit including a power receiving coil and a resonant capacitor.
The contactless power feeding system according to claim 5 or 6.
前記受電システムは、前記受電装置の出力を短絡するスイッチを含む、
請求項9記載の非接触給電システム。
The power receiving system includes a switch that short-circuits the output of the power receiving device,
The contactless power feeding system according to claim 9.
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