电力传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及利用磁共振方式W无线进行电力的发送接收的电力传输系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，不使用电源软线等而W无线传输电力（电能）的技术的开发盛行。在W 无线传输电力的方式之中，作为尤其注目的技术，存在称为磁共振方式的技术。该磁共振方 式是2007年麻省理工大学的研究组提案的，与其关联的技术例如在专利文献1(日本特表 2009-501510号公报）中公开。
[0003] 磁共振方式的无线电力传输系统通过使用使送电侧天线的谐振频率与受电侧天 线的谐振频率相同且高Q值（100W上）的天线，来从送电侧天线对受电侧天线高效地进行 能量传递，比较突出的特征之一是能够使电力传输距离为数十cm~数m。
[0004] 研究将上述那样的磁共振方式的无线电力传输系统应用于向电动车巧V)、混合动 力电动车化EV)等的车辆搭载电池的充电。该是因为；通过将该样的无线系统用于上述那 样的车辆，为了向车辆供电，不需要使用电源连接器、电源线等。
[0005] 例如，在专利文献2(日本特开2010-68657号公报）中公开了；将一方的天线搭载 于电动车那样的移动体的底面部，从设置在地上的另一方的天线W无线进行电力传输，将 传输的电力充电至电动车的电池。
[0006] 专利文献1:日本特表2009-501510号公报
[0007] 专利文献2:日本特开2010-68657号公报
[000引如上述那样，在将磁共振方式的电力传输系统用于对电动车巧V)、混合动力电动 车（肥V)等车辆的电力供给的情况下，假定送电用的天线被设置成被埋设在地下部，另外， 受电用的天线被配置在车辆的底面部。
[0009] 若W该种利用形态使用电力传输系统，则存在根据车辆的停车方式，而在送电用 天线与受电用天线之间产生某种程度的偏移的情况。在电力传输系统中，优选形成具有鲁 椿性的设计，W使得即使从给予最高传输效率的送电用天线与受电用天线的位置产生些许 的偏移，电力传输效率也不会大幅降低。
[0010] 然而，在W往的电力传输系统中，没有考虑该样的鲁椿性，在存在送电用天线与受 电用天线之间的偏移的情况下，存在电力传输效率大幅降低的问题。
【发明内容】
[0011] 为了解决上述问题，本发明所设及的电力传输系统的特征在于，具有：送电天线， 其设置于地上且包含缠绕的送电线圈；受电天线，其与上述送电天线对置配置，包含缠绕的 受电线圈，经由电磁场从上述送电天线接受电能，上述送电线圈相对于水平面形成的铅直 方向的第1投影面的面积比上述受电线圈相对于水平面形成的铅直方向的第2投影面的面 积大。
[0012] 另外，本发明所设及的电力传输系统的特征在于，当规定方向上的上述送电线圈 的内缘间距离为Ti，上述送电线圈的外缘间距离为T。，上述受电线圈的内缘间距离为而，上 述受电线圈的外缘间距离为R。时，具有Ti<Ri<R。<T。的关系。
[0013] 另外，本发明所设及的电力传输系统的特征在于，上述规定方向是相对于产生上 述受电天线与上述送电天线之间的位置偏移的方向的垂直方向。
[0014] 在本发明所设及的电力传输系统中，形成具有鲁椿性的设计，W使得即使从给予 最高传输效率的送电天线与受电天线的位置产生些许偏移，电力传输效率也不会大幅降 低，在存在送电天线与受电天线之间的偏移的情况下，也不会产生电力传输效率大幅降低 的情况。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的实施方式所设及的电力传输系统的框图。
[0016] 图2是表示电力传输系统的逆变器部的图。
[0017] 图3是送电天线105(受电天线201)的分解立体图。
[001引图4是表示基于受电天线201/受电天线201的电力传输的状态的剖面示意图。
[0019] 图5是表示本发明的实施方式所设及的电力传输系统100的等效电路的图。
[0020] 图6是对用于本发明的其他实施方式所设及的天线的蛛网形线圈进行说明的图。
[0021] 图7是表示本发明的其他实施方式所设及的天线的结构例的图。
[0022] 图8是本发明的其他实施方式所设及的天线的送电线圈、受电线圈的俯视图。
[0023] 图9是表示本发明的其他实施方式所设及的天线的应用例的图。
[0024] 图10是本发明的其他实施方式所设及的天线的送电线圈的俯视图。
[0025] 图11是本发明的其他实施方式所设及的天线的送电线圈的俯视图。
[0026] 图12是本发明的其他实施方式所设及的天线的送电线圈的俯视图。
[0027] 图13是本发明的其他实施方式所设及的天线的送电线圈的俯视图。
【具体实施方式】
[002引 W下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式所设及 的电力传输系统的框图。其中，本发明所设及的天线能够应用于构成电力传输系统的受电 侧的天线和送电侧的天线中的任意一方，但是在W下的实施方式中，W对受电侧的天线应 用本发明的天线为例进行说明。
[0029] 作为使用了本发明的天线的电力传输系统，例如假定用于向电动车巧V)、混合动 力电动车（HEV)等车辆进行充电的系统。电力传输系统为了W非接触方式对上述那样的车 辆传输电力，设置在能够使该车辆停车的停车空间。车辆的用户通过使车辆停车在设置有 该电力传输系统的停车空间，并且使搭载于车辆的受电天线201与上述送电天线105对置， 由此接受来自电力传输系统的电力。
[0030] 在电力传输系统中，在从电力传输系统100侧的送电天线105向受电侧系统200 侧的受电天线201高效地传输电力时，使送电天线105的谐振频率与受电天线201的谐振 频率相同，由此从送电侧天线针对受电侧天线高效地进行能量传递。
[0031] 电力传输系统100中的AC/DC转换部101是将输入的商用电源转换成恒定直流的 转换器。来自该AC/DC转换部101的输出在电压控制部102中升压至规定电压。由该电压 控制部102生成的电压的设定能够从主控制部110进行控制。
[0032] 逆变器部103根据从电压控制部102供给的电压生成规定的交流电压，并输入至 匹配器104。图2是表示电力传输系统的逆变器部的图。逆变器部103例如如图2所示，由W全桥方式连接的由Qa至Qd构成的4个场效应晶体管（FET)构成。
[003引在本实施方式中，形成在串联连接的开关元件Qa与开关元件Qc之间的连接部T1 和串联连接的开关元件斯与开关元件Qd之间的连接部T2之间连接匹配器104的结构，通 过当开关元件Qa和开关元件QD接通时开关元件QC和开关元件Qe断开，当开关元件QC和开 关元件斯接通时开关元件QA和开关元件QD断开，使在连接部T1与连接部T2之间产生矩 形波的交流电压。其中，在本实施方式中，由各开关元件的开关生成的矩形波的频率的范围 为20曲Z~数1000曲Z左右。
[0034] 针对构成上述那样的逆变器部103的开关元件Qa至Qd的驱动信号从主控制部110 输入。另外，用于使逆变器部103驱动的频率能够从主控制部110进行控制。
[0035] 匹配器104由具有规定的电路常数的无源元件构成，被输入来自逆变器部103的 输出。而且，来自匹配器104的输出被供给至送电天线105。构成匹配器104的无源元件的 电路常数能够基于来自主控制部110的指令进行调整。主控制部110进行针对匹配器104 的指令，W使得送电天线105与受电天线201谐振。其中，匹配器104不是必须的结构。
[0036] 送电天线105由具有感应电抗分量的线圈构成，通过与对置配置的车辆搭载的受 电天线201共振，能够将从送电天线105输出的电能传送至受电天线201。
[0037] 电力传输系统100的主控制部110是由CPU、保持在CPU上动作的程序的ROM、作 为CPU的工作区域的RAM等构成的通用的信息处理部。该主控制部110按照与图示的与主 控制部110连接的各结构协动的方式进行动作。
[003引另外，通信部120是能够与车辆侧的通信部220进行无线通信且能够与车辆之间 进行数据的发送接收的结构。由通信部120接收到的数据能够转送到主控制部110,另外， 主控制部110能够将规定信息经由通信部120发送至车辆侧。
[0039] 接下来，对设置于车辆侧的结构进行说明。在车辆的受电侧的系统中，受电天线 201通过与送电天线105共振，来接受从送电天线105输出的电能。该样的受电天线201安 装于车辆的底面部。
[0040] 由受电天线201接受到的交流电力在整流部202中整流，整流后的电力通过充电 控制部203蓄电至电池204。充电控制部203基于来自主控制部210的指令控制电池204 的蓄电。更具体而言，来自整流部202的输出在充电控制部203中，被升压或者降压至规定 电压值，并蓄电至电池204。另外，充电控制部203构成为也能够进行电池204的残