電力傳輸系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及基于磁諧振方式并通過無線來進行電力的收發的電力傳輸系統。
【背景技術】
[0002] 近年來，不使用電源線等而通過無線來傳輸電力（電能）的技術的開發正在盛行。 在通過無線來傳輸電力的方式中，作為特別受到矚目的技術，有一種被稱為磁諧振方式的 技術。該磁諧振方式是麻省理工大學的研宄組在2007年提出的方式，與其相關的技術例如 在專利文獻1 (日本特表2009 - 501510號公報）中被公開。
[0003] 磁諧振方式的無線力傳輸系統通過使用使送電側天線的諧振頻率與受電側天線 的諧振頻率相同且高Q值（100以上）的天線，來從送電側天線對受電側天線高效地進行能 量傳遞，其較大的特征之一在于，能夠使電力傳輸距離為數十cm?數m。
[0004] 正在研宄將上述那樣的磁諧振方式的無線力傳輸系統應用到對電動汽車（EV)、混 合動力電動汽車01EV)等車輛搭載電池的充電。這是因為，通過在上述那樣的車輛中使用 這樣的無線的系統，無需為了向車輛供電而操作電源連接器、電源線等。
[0005] 例如，在專利文獻2(日本特開2010 - 68657號公報）中公開了將一方的天線搭載 到電動汽車那樣的移動體的底面部，從設于地上的另一方的天線通過無線進行電力傳輸， 將傳輸的電力向電動汽車的電池充電的技術。
[0006] 另外，對于上述那樣的磁諧振方式的無線力傳輸系統所使用的天線的具體構成， 此前也已經提出了幾種。例如，在專利文獻3 (日本特開2010 - 73976號公報）中公開了一 種具有以下特征的無線力傳輸裝置的通信線圈構造：在通過無線從供電電路向受電電路發 送電力的無線力傳輸裝置的分別設置與所述供電電路以及受電電路的通信線圈的構造中， 具備相對介電常數比1大的材質的印刷電路基板、設于所述印刷電路基板的第一層并由至 少構成1圈的導電圖案形成的初級線圈、和設于所述印刷電路基板的第二層并由構成螺旋 形狀的導電圖案形成的諧振線圈。
[0007] 專利文獻1:日本特表2009 - 501510號公報
[0008] 專利文獻2:日本特開2010 - 68657號公報
[0009] 專利文獻3:日本特開2010 - 73976號公報
[0010] 在將磁諧振方式的電力傳輸系統應用到對電動汽車（EV)、混合動力電動汽車 (HEV)等車輛搭載電池的充電的情況下，受電側的負荷為電池，但由于在電池的充電的情況 下，若移至恒壓充電模式，則電池的電壓一定，所以輸入阻抗根據充電電力而變化。
[0011] 如果向電池的充電電力大則輸入阻抗變低，如果充電電力小則輸入阻抗變高。
[0012] 從效率的角度出發，優選將受電側的天線設定為接近與電池的充電電力對應的輸 入阻抗的阻抗。
[0013] 另一方面，從效率的角度出發，從送電側的電源觀察到的向送電側天線的輸入阻 抗越高則越好。這是因為損耗基于電源的內部電阻量以電流的平方比例產生。
[0014] 然而，在專利文獻2所公開的以往的電力傳輸系統中，在送電側天線的電路常數、 受電側天線的電路常數的設定中沒有考慮上述的事項，存在不一定進行效率良好的電力傳 輸這一問題。
[0015] 另外，在將磁諧振方式的電力傳輸系統用于針對電動汽車（EV)、混合動力電動汽 車（HEV)等車輛的電力供給的情況下，設想送電用的天線被埋設于地中部，另外，受電用的 天線被布局于車輛的底面部。
[0016] 然而，專利文獻3記載的構造的天線若設置在由金屬體構成的車輛的底部，則在 電力傳輸中從天線泄漏的磁場進入金屬體，存在因在金屬體內由該磁場感應出的電流加熱 車輛的底部這一問題。
[0017] 另外，還存在由在電力傳輸中從天線泄漏并進入金屬體的磁場抑制系統的電力傳 輸效率這一問題。
【發明內容】
[0018] 為了解決上述問題，本發明涉及的電力傳輸系統至少包括：構成電感分量為Li、電 容分量為Q的串聯諧振器并被輸入交流電力的送電天線；構成電感分量為L2、電容分量為 C2的串聯諧振器并從所述送電天線借助電磁場接收電磁能的受電天線；將來自所述受電天 線的輸出整流成直流電力并輸出的整流部；以及用于輸入來自所述整流部的輸出的負荷， 該電力傳輸系統的特征在于，在包括所述送電天線與所述受電天線之間的耦合系數為k的 情況時，當在負荷電阻值R滿足Rmin<R<Rmax的范圍利用該電力傳輸系統時，具有
[0019] [數 2]
【主權項】
1. 一種電力傳輸系統，至少包括：構成電感分量為!^、電容分量為C1的串聯諧振器并被 輸入交流電力的送電天線；構成電感分量SL 2、電容分量為C2的串聯諧振器并從所述送電 天線借助電磁場接收電磁能的受電天線；將來自所述受電天線的輸出整流成直流電力并輸 出的整流部；以及用于輸入來自所述整流部的輸出的負荷，該電力傳輸系統的特征在于， 在包括所述送電天線與所述受電天線之間的耦合系數為k的情況時，當在負荷電阻值 R滿足Rmin彡R彡Rmax的范圍利用該電力傳輸系統時，具有 [數2] L1C1= L2C2. . . (2) 以及 [數6]
的關系。
2. 根據權利要求1所述的電力傳輸系統，其特征在于， [數9]
3. -種電力傳輸系統，至少包括：構成電感分量為1^、電容分量為C1的串聯諧振器并被 輸入交流電力的送電天線；構成電感分量SL 2、電容分量為C2的串聯諧振器并從所述送電 天線借助電磁場接收電磁能的受電天線；將來自所述受電天線的輸出整流成直流電力并輸 出的整流部；以及用于輸入來自所述整流部的輸出的負荷，該電力傳輸系統的特征在于， 在包括所述送電天線與所述受電天線之間的耦合系數為k的情況時，當具有從所述送 電天線對所述受電天線分別以不同的電力值進行送電的η個模式，且以第h模式進行送電 中的負荷電阻值為Rh、電阻值R h中的最大的電阻值為R Hmax、最小的電阻值為Rhmin時，具有 [數2] L1C1= L2C2. . . (2) 以及 [數6]
的關系，其中，h=l，2，"·，η。
4. 根據權利要求3所述的電力傳輸系統，其特征在于， [數 11]
5. 根據權利要求1至權利要求4中任意一項所述的電力傳輸系統，其特征在于， 所述送電天線為無指向性。
6. 根據權利要求1至權利要求5中任意一項所述的電力傳輸系統，其特征在于， 所述受電天線為指向性。
【專利摘要】本發明提供一種電力傳輸系統，在通過受電側系統進行電池(204)的充電的情況下，能夠進行高效的電力傳輸。本發明的電力傳輸系統(100)至少包括：構成電感分量為L1、電容分量為C1的串聯諧振器并被輸入交流電力的送電天線(105)；構成電感分量為L2、電容分量為C2的串聯諧振器并從所述送電天線(105)借助電磁場接收電磁能的受電天線(201)；將來自所述受電天線(201)的輸出整流成直流電力并輸出的整流部；以及用于輸入來自所述整流部的輸出的負荷，該電力傳輸系統的特征在于，在包括所述送電天線(105)與所述受電天線(201)之間的耦合系數為k的情況時，當在負荷電阻值R滿足Rmin≤R≤Rmax的范圍被利用時，各分量以及系數具有規定的關系。
【IPC分類】B60L11-18, H01F38-14, H02J7-00, H02J17-00
【公開號】CN104521101
【申請號】CN201380034788
【發明人】山川博幸, 伊藤泰雄, 佐藤健一郎
【申請人】株式會社愛考斯研究
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2013年8月30日
【公告號】EP2903134A1, US20150123485, WO2014050430A1