諧振耦合型電力傳輸系統、諧振型電力發送裝置及諧振型電力接收裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術包括：諧振型電力發送裝置(1)，該諧振型電力發送裝置(1)具有提供電力的諧振型電源(11)、及對由諧振型電源(11)所提供的電力進行傳輸的諧振型發送天線(13)；以及諧振型電力接收裝置(2)，該諧振型電力接收裝置(2)具有接收由諧振型發送天線(13)所傳輸的電力的諧振型接收天線(21)、及將由諧振型接收天線(21)所接收到的電力提供給負載的接收電路(23)，對各功能部的特性阻抗進行設定，使得諧振型電源(11)的諧振特性值、諧振型發送天線(13)的諧振特性值及諧振型電力接收裝置(2)的諧振特性值具有相關關系。

Resonant coupling type power transmission system, resonant type power transmitting device and resonant type power receiving device

The invention comprises a resonant type power transmission device (1), the resonant type power transmission device (1) provides a resonant type power supply with power (11), and the resonant type power supply (11) transmitting antenna power transmission resonant provided (13); and the resonant type power receiving device (2), the resonant type power receiving device (2) is received by the resonant antenna (13) resonant transmission power receiving antenna (21), and a resonant antenna (21) receives the power supply to the load receiving circuit (23), the characteristic impedance each function department settings, makes the resonant type power supply (11) value, the resonant characteristics of resonant transmission antenna (13) resonant characteristic value and resonant type power receiving device (2) is related to the resonant characteristics of value.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】諧振耦合型電力傳輸系統、諧振型電力發送裝置及諧振型電力接收裝置
本專利技術涉及利用諧振型收發天線的諧振特性來進行電力傳輸的諧振耦合型電力傳輸系統、諧振型電力發送裝置及諧振型電力接收裝置。
技術介紹
以往以來，已知有通過無線方式來傳輸能量的裝置(例如參照專利文獻1-3)。該裝置由第一諧振器構造(諧振型發送天線)、以及位于距離該第一諧振器構造較遠的位置的第二諧振器構造(諧振型接收天線)構成。第一諧振器構造從電力提供源(交流輸出型電源)獲取能量，利用電磁共鳴(磁場諧振耦合)通過非輻射方式向第二諧振器構造進行輸送。另外，第二諧振器構造接收來自第一諧振器構造的能量并向外部負載(接收電路)進行提供。另外，第一諧振器構造的諧振特性值Q1及第二諧振器構造的諧振特性值Q2設定為滿足下式(1)。由此，能將第一、二諧振器構造間的距離設得比其特征性尺寸(以往的電磁感應的距離)要大，而不會減低能量的輸送效率。現有技術文獻專利文獻專利文獻1日本專利特開2011-177018號公報專利文獻2日本專利特表2012-502602號公報專利文獻3日本專利特表2009-501510號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的技術問題然而，在專利文獻1-3所公開的現有裝置中，存在以下問題：僅考慮了第一、二諧振器構造的諧振特性值Q1、Q2，而未考慮由與第一諧振器構造相連接的電力提供源所引起的諧振特性值的變動、以及由與第二諧振器構造相連接的外部負載所引起的諧振特性值的變動。即，在高頻電路中，需要對每個電路模塊進行阻抗匹配的接口。另一方面，在現有裝置中，由于僅考慮了第一、二諧振器構造的諧振特性值Q1、Q2，因此，在第一諧振器構造與電力提供源之間、以及第二諧振器構造與外部負載之間，設置上述接口。在該結構的情況下，在第一、二諧振器構造間能高效地進行電力傳輸。然而，在作為包含電力提供源及外部負載的系統整體來看的情況下，存在如上所述的接口，從而電力損耗變得非常大。另外，在式(1)的條件下，在第一、二諧振器構造間的耦合度不恰當的情況下，即，第一、二諧振器構造間的距離會導致能量損耗變大，存在無法有效地進行電力傳輸的問題。另外，在上述條件下，存在以下問題：第一、二諧振器構造的天線結構受到限制而沒有自由度，從而小型化、輕量化、低成本化存在困難。另外，在上述條件下，存在以下問題：由于對作為第一、二諧振器構造的一部分來使用的電容器施加高電壓，因此，需要高耐壓的電容器等特殊元器件，從而小型化、輕量化、低成本化存在困難。本專利技術是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供一種能進行考慮了由諧振型電源及接收電路的影響所造成的諧振特性值的變動的設定、并能對現有裝置力圖實現系統整體的電力傳輸的高效化的諧振耦合型電力傳輸系統、諧振型電力發送裝置及諧振型電力接收裝置。用于解決技術問題的技術手段本專利技術所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統包括：諧振型電力發送裝置，該諧振型電力發送裝置具有提供電力的諧振型電源、及對由諧振型電源所提供的電力進行傳輸的諧振型發送天線；以及諧振型電力接收裝置，該諧振型電力接收裝置具有接收由諧振型發送天線所傳輸的電力的諧振型接收天線、及將由諧振型接收天線所接收到的電力提供給負載的接收電路，對各功能部的特性阻抗進行設定，使得諧振型電源的諧振特性值、諧振型發送天線的諧振特性值及諧振型電力接收裝置的諧振特性值具有相關關系。專利技術效果根據本專利技術，由于具有如上所述的結構，因此，能進行考慮了由諧振型電源及接收電路的影響所造成的諧振特性值的變動的設定，并能對現有裝置力圖實現系統整體的電力傳輸的高效化。附圖說明圖1是表示本專利技術的實施方式1所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統的結構的圖。圖2是表示本專利技術的實施方式1所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統的結構的電路圖。圖3是表示本專利技術實施方式1中的諧振型收發天線間的距離與耦合系數之間的關系的圖。圖4是表示本專利技術實施方式1所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統的電力傳輸效率的圖，(a)是表示k·Qr＞1的情況的圖，(b)是表示k·Qr≒1的情況的圖，(c)是表示k·Qr＜1的情況的圖。圖5是對本專利技術實施方式1中的諧振型收發天線的諧振頻率的設定進行說明的圖，(a)是表示諧振型收發天線的諧振頻率的圖，(b)是表示諧振型收發天線的諧振頻率的設定的電力傳輸效率的圖。圖6是表示本專利技術實施方式1中的諧振型電源電路的其它結構的電路圖，(a)是表示橋式整流器的圖，(b)是表示D級整流器的圖，(c)是表示DE級整流器的圖。圖7是表示本專利技術實施方式1中的整流電路的其它結構的電路圖，(a)是表示E級整流電路的圖，(b)是表示倍電流整流電路的圖，(c)是表示半波整流電路的圖，(d)是表示倍電壓整流電路的圖。圖8是表示本專利技術的實施方式1所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統的其它結構的圖。具體實施方式以下，參照附圖對本專利技術實施方式進行詳細說明。實施方式1.圖1是表示本專利技術的實施方式1所涉及的諧振耦合型電力傳輸系統的結構的圖，圖2是具體的電路圖。如圖1、2所示，諧振耦合型電力傳輸系統由諧振型電力發送裝置1和諧振型電力接收裝置2構成。此外，在圖2所示的諧振耦合型電力傳輸系統中，示出了后述的諧振型電源11的諧振頻率為2MHz以上的情況，但也可以使用小于2MHz的諧振型電源。諧振型電力發送裝置1由諧振型電源11、匹配電路12及諧振型發送天線13構成。諧振型電源11對向諧振型發送天線13的電力的提供進行控制，將直流或交流的輸入電力轉換成規定頻率的交流并輸出。該諧振型電源11由諧振開關方式的電源電路構成，具有輸出阻抗Zo、諧振頻率fo和諧振特性值Qo。匹配電路12對諧振型電源11的輸出阻抗Zo與諧振型發送天線13的通過特性阻抗Zt之間進行阻抗匹配。該匹配電路12由電感器L和電容器C所形成的π型或L型的濾波器構成，具有其通過特性阻抗Zp。諧振型發送天線13輸入經由匹配電路12的來自諧振型電源11的交流電力并進行諧振動作，使附近產生非輻射型的電磁場，從而對諧振型接收天線21進行電力傳輸。該諧振型發送天線13是線圈狀的諧振型天線，具有其通過特性阻抗Zt、諧振頻率ft及諧振特性值Qt。另外，諧振型電源11的諧振頻率fo及諧振特性值Qo根據諧振型電源11的輸出阻抗Zo和匹配電路12的通過特性阻抗Zp來決定。諧振型發送天線13的諧振頻率ft及諧振特性值Qt根據諧振型發送天線13的通過特性阻抗Zt和匹配電路12的通過特性阻抗Zp來決定。而且，由于這兩個諧振特性值Qo、Qt，因此諧振型電力發送裝置1具有諧振特性值諧振型電力接收裝置2由諧振型接收天線21、整流電路22及接收電路23構成。該諧振型電力接收裝置2具有諧振頻率fr和諧振特性值Qr。諧振型接收天線21通過與來自諧振型發送天線13的非輻射型電磁場進行諧振耦合動作來接收電力，并輸出交流電力。該諧振型接收天線21是線圈狀的諧振型天線，具有其通過特性阻抗Zr。整流電路22是具有將來自諧振型接收天線21的交流電力轉化為直流電力的整流功能、以及對諧振型接收天線21的通過特性阻抗Zr與接收電路23的輸入阻抗ZRL之間進行阻抗匹配的匹配功能的匹配型整流電路。匹配功能由電感器L和電容器C所形成的π型或L型的濾波器構成。另外，整流電路22具有通過特性阻抗Zs。此外，這里，設整流電路22具本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，包括：諧振型電力發送裝置，該諧振型電力發送裝置具有提供電力的諧振型電源、及對由所述諧振型電源所提供的電力進行傳輸的諧振型發送天線；以及諧振型電力接收裝置，該諧振型電力接收裝置具有接收由所述諧振型發送天線所傳輸的電力的諧振型接收天線、及將由所述諧振型接收天線所接收到的電力提供給負載的接收電路，對各功能部的特性阻抗進行設定，使得所述諧振型電源的諧振特性值、所述諧振型發送天線的諧振特性值及所述諧振型電力接收裝置的諧振特性值具有相關關系。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，包括：諧振型電力發送裝置，該諧振型電力發送裝置具有提供電力的諧振型電源、及對由所述諧振型電源所提供的電力進行傳輸的諧振型發送天線；以及諧振型電力接收裝置，該諧振型電力接收裝置具有接收由所述諧振型發送天線所傳輸的電力的諧振型接收天線、及將由所述諧振型接收天線所接收到的電力提供給負載的接收電路，對各功能部的特性阻抗進行設定，使得所述諧振型電源的諧振特性值、所述諧振型發送天線的諧振特性值及所述諧振型電力接收裝置的諧振特性值具有相關關系。2.如權利要求1所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，在將所述諧振型電源的諧振特性值設為Qo、將所述諧振型發送天線的諧振特性值設為Qt、將所述諧振型電力接收裝置的諧振特性值設為Qr時，滿足3.如權利要求2所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，在將所述諧振型發送天線與所述諧振型接收天線之間的耦合系數設為k時，滿足4.如權利要求2所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，在將所述諧振型發送天線與所述諧振型接收天線之間的耦合系數設為k時，滿足0.5≦k·Qr≦1.5。5.如權利要求1所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，所述諧振型發送天線的諧振頻率與所述諧振型接收天線的諧振頻率不同。6.如權利要求1所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，所述諧振型電源的諧振頻率為2MHz以上。7.如權利要求1所述的諧振耦合型電力傳輸系統，其特征在于，所述諧振型發送天線與所述諧振型接收天線之間的諧振耦合的電力傳輸方式是磁場、電場、電磁感應中的任意一種。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿久澤好幸，酒井清秀，江副俊裕，
申請(專利權)人：三菱電機工程技術株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP