无线电力传输系统以及送电装置制造方法及图纸

提供一种无线电力传输系统以及送电装置。某实施方式的无线电力传输系统具有下述组合的至少一方的组合：i)包括第1线圈和配置在所述第1线圈与送电电路之间的第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括第2线圈和配置在所述第2线圈与两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)包括第3线圈和配置在所述第3线圈与两个受电电极之间的第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括第4线圈和配置在所述第4线圈与受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线电力传输系统以及送电装置
本公开涉及以无线方式传输电力的无线电力传输系统以及送电装置。
技术介绍
近年来，正在不断开发以无线(非接触)方式向便携电话机、电动汽车等伴有移动性的设备传输电力的无线(非接触)电力传输技术。在无线电力传输技术中，存在电磁感应方式以及电场耦合方式等方式。其中，电场耦合方式通过使一对送电电极与一对受电电极相对向、并向一对送电电极供给交流电力，能够以非接触方式向受电电极侧传输电力。电场耦合方式可以适当地用于例如从设置于地面的一对送电电极向负载(例如可动机器人等)传输电力的用途。专利文献1公开了基于这样的电场耦合方式的无线电力传输系统的例子。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-193692号公报
技术实现思路
在上述以往技术中，在送电电极与受电电极接近、和/或送电电极与受电电极之间设有介电常数高的电介质的情况下，能够进行高效率的非接触电力传输。但是，在送电电极与受电电极之间的距离长、和/或未设有介电常数高的电介质的情况下，无法高效率地传输电力。为了解决上述问题，本公开的一个技术方案涉及的无线电力传输系统具备送电装置和受电装置，所述送电装置包括：将外部的直流电源的直流电力变换成交流电力的送电电路；与所述送电电路连接的第1线圈；与所述第1线圈进行感应耦合的第2线圈；以及两个送电电极，其与所述第2线圈连接，输送所述交流电力，所述受电装置包括：两个受电电极，其与所述两个送电电极相对向地配置，与所述两个送电电极进行电容耦合，以非接触方式接受所述输送的交流电力；与所述两个受电电极连接的第3线圈；与所述第3线圈进行感应耦合的第4线圈；以及受电电路，其与所述第4线圈连接，将所述接受的交流电力变换成直流电力，所述无线电力传输系统具有下述组合的至少一方的组合：i)包括所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括所述第2线圈和配置在所述第2线圈与所述两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)包括所述第3线圈和配置在所述第3线圈与所述两个受电电极之间的第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。这些总括性或具体的技术方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。专利技术的效果根据本公开的一个技术方案，即使在送电电极与受电电极之间的距离长、和/或未设有介电常数高的电介质的情况下，也能够以高于以往的效率来传输电力。附图说明图1是示意性表示实施方式1的无线电力传输系统的一例的图。图2是表示实施方式1的无线电力传输系统的概略结构的框图。图3是表示实施方式1的无线电力传输系统的概略结构的电路图。图4是示意性表示送电电路110的构成例的图。图5是示意性表示受电电路210的构成例的图。图6是表示实施方式2的无线电力传输系统的概略结构的电路图。图7是表示实施方式3的无线电力传输系统的概略结构的电路图。图8是表示实施方式4的无线电力传输系统的概略结构的电路图。图9是表示实施方式5的无线电力传输系统的概略结构的电路图。图10是示意性表示实施例以及比较例中的一对送电电极120与一对受电电极220的配置关系的图。图11是表示送电电极120以及受电电极220的等效电路的图。图12是表示匹配变压器的电感比N与Q值的关系的坐标图。图13是表示与专利文献1所公开的电力供给系统类似的无线电力传输系统的电路结构例(比较例)的图。图14A是表示图13所示的结构中的各部的阻抗的关系的图。图14B是表示从图13所示的结构中除去电介质320并使电极间的距离增大的情况下的各部的阻抗的关系的图。图15A是表示以往结构的送电装置100中的谐振器结构的图。图15B是表示将图15A所示的结构中的电源侧(图的左侧)的谐振电路替换成串联谐振电路而得到的结构的图。具体实施方式(成为本公开的基础的见解)在说明本公开的实施方式之前，说明成为本公开的基础的见解。本专利技术人发现了在“
技术介绍
”一栏中记载的以往的无线电力传输系统中会产生以下的问题。图13是表示与专利文献1所公开的电力供给系统类似的无线电力传输系统的电路结构例(比较例)的图。该系统具备传输电力的送电装置100和接受所传输的电力的受电装置200。在送电装置100所具备的两个送电电极120与受电装置200所具备的两个受电电极220之间，以非接触方式传输电力。送电装置100具备：将从外部的直流电源310供给的直流电力变换成交流电力并输出的送电电路110；与送电电路110连接的第1并联谐振电路130；与第1并联谐振电路130进行磁耦合的第2并联谐振电路140；以及与第2并联谐振电路140连接的两个送电电极120。第1并联谐振电路130具有线圈L1和电容器C1并联连接而成的结构。第2并联谐振电路140具有线圈L2和电容器C2并联连接而成的结构。线圈L1和线圈L2构成以耦合系数k1进行耦合的变压器。线圈L1与线圈L2的匝数比(1：N1)被设定为可实现期望变压比的值。受电装置200具备：接受从一对送电电极120传输来的交流电力的一对受电电极220；与一对受电电极220连接的第3并联谐振电路230；与第3并联谐振电路230进行磁耦合的第4并联谐振电路240；以及将从第4并联谐振电路240输出的交流电力变换成直流电力并向负载330供给的受电电路210。第3并联谐振电路230具有线圈L3和电容器C3并联连接而成的结构。第4并联谐振电路240具有线圈L4和电容器C4并联连接而成的结构。线圈L3和线圈L4构成以耦合系数k2进行耦合的变压器。线圈L3与线圈L4的匝数比(N2：1)被设定为可实现期望变压比的值。第1并联谐振电路130、第2并联谐振电路140、第3并联谐振电路230、第4并联谐振电路240的谐振频率一致，送电电路110输出频率与该谐振频率相等的交流电力。由此，各并联谐振电路在电力传输时成为谐振状态，具有非常高的阻抗。送电电极120和受电电极220被配置成互相接近并相对。在送电电极120与受电电极220之间，设有介电常数高的电介质320(例如地面)。在以往技术中，通过这样的结构，能使两个送电电极120与两个受电电极220之间的电容Cm1、Cm2成为尽可能高的状态来传输电力。其理由是因为：即使送电电极120与受电电极220的相对位置发生了偏离，也能够稳定地传输电力。通过使电容Cm1、Cm2尽可能大，送电电极120、受电电极220的阻抗会远小于谐振时的第3并联谐振电路230、第4并联谐振电路240的阻抗。其结果是，即使在送电电极120与受电电极220的相对位置发生偏离而电容Cm1、Cm2发生了变动的情况下，也能够使提供给负载330的电压的变动减小。如上所述，在专利文献1的结构中，为了减小电极的阻抗，需要增大电容Cm1、Cm2。因此，使电极间的距离尽可能小，并且，在电极间配置介电常数高的电介质320。但是，在这样的结构中，对送电装置100和受电装置200的相互的配置关系产生制约。为了使得能够应用于广泛用途，希望即使在电极间未设有电介质而成为空隙(air本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，所述送电装置包括：将外部的直流电源的直流电力变换成交流电力的送电电路；与所述送电电路连接的第1线圈；与所述第1线圈进行感应耦合的第2线圈；以及两个送电电极，其与所述第2线圈连接，输送所述交流电力，所述受电装置包括：两个受电电极，其与所述两个送电电极相对向地配置，与所述两个送电电极进行电容耦合，以非接触方式接受所述输送的交流电力；与所述两个受电电极连接的第3线圈；与所述第3线圈进行感应耦合的第4线圈；以及受电电路，其与所述第4线圈连接，将所述接受的交流电力变换成直流电力，所述无线电力传输系统具有下述组合中的至少一方的组合：i)包括所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括所述第2线圈和配置在所述第2线圈与所述两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)包括所述第3线圈和配置在所述第3线圈与所述两个受电电极之间的第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 JP 2015-1914061.一种无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，所述送电装置包括：将外部的直流电源的直流电力变换成交流电力的送电电路；与所述送电电路连接的第1线圈；与所述第1线圈进行感应耦合的第2线圈；以及两个送电电极，其与所述第2线圈连接，输送所述交流电力，所述受电装置包括：两个受电电极，其与所述两个送电电极相对向地配置，与所述两个送电电极进行电容耦合，以非接触方式接受所述输送的交流电力；与所述两个受电电极连接的第3线圈；与所述第3线圈进行感应耦合的第4线圈；以及受电电路，其与所述第4线圈连接，将所述接受的交流电力变换成直流电力，所述无线电力传输系统具有下述组合中的至少一方的组合：i)包括所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括所述第2线圈和配置在所述第2线圈与所述两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)包括所述第3线圈和配置在所述第3线圈与所述两个受电电极之间的第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，具有下述组合这双方的组合：i)包括所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的所述第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括所述第2线圈和配置在所述第2线圈与所述两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)包括所述第3线圈和配置在所述第3线圈与所述两个受电电极之间的所述第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，具有下述组合：i)包括所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)包括所述第2线圈和配置在所述第2线圈与所述两个送电电极之间的第2电容器的送电侧并联谐振电路的组合；以及i)具有电感值L3的所述第3线圈、与ii)包括具有比所述电感值L3低的电感值L4的所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。4.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，具有下述组合：i)包括具有电感值L1的所述第1线圈和配置在所述第1线圈与所述送电电路之间的所述第1电容器的送电侧串联谐振电路、与ii)具有比所述电感值L1高的电感值L2的所述第2线圈的组合；以及i)包括所述第3线圈和配置在所述第3线圈与所述两个受电电极之间的所述第3电容器的受电侧并联谐振电路、与ii)包括所述第4线圈和配置在所述第4线圈与所述受电电路之间的第4电容器的受电侧串联谐振电路的组合。5.根据权利要求1～4中任一项所述的无线电力传输系统，在所述两个送电电极和与所述两个送电电极相对向地配置的所述两个受电电极之间具有空隙。6.根据权利要求1～5中任一项所述的无线电力传输系统，在设所述交流电力的角频率为ω、设所述第2线圈的电感值为L2、设所述两个送电电极与所述两个受电电极之间的电容值为C时，满足以下的式(1)，ωL2<1/(ωC)(1)。7.根据权利要求1～5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本启，山本浩司，菅野浩，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP