非接觸供電設備以及非接觸供電系統的製作方法

2024-01-22 11:44:15

專利名稱：非接觸供電設備以及非接觸供電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及非接觸供電設備以及非接觸供電系統，特別涉及通過使在供電設備和從供電設備受電的受電裝置各自設置的共振器經由電磁場產生共振、從而以非接觸的方式向受電裝置進行供電的非接觸供電設備以及非接觸供電系統。
背景技術：
作為考慮了環境的車輛，電動汽車、混合動力汽車等電動車輛備受注目。這些車輛搭載有產生行駛驅動力的電動機、和存儲向該電動機供給的電力的可再充電的蓄電裝置。 另外，混合動力汽車為搭載有電動機還搭載有內燃機作為動力源的汽車、或作為車輛驅動用的直流電源而搭載有蓄電裝置並搭載有燃料電池的汽車。在混合動力汽車中，也與電動汽車同樣，已知有能夠從車輛外部的電源對車載的蓄電裝置充電的車輛。例如，已知所謂的「插電式混合動力汽車」，該「插電式混合動力汽車」 通過以充電電纜連接設置於住宅的電源插座與設置於車輛的充電口，能夠從一般家庭電源對蓄電裝置充電。另一方面，作為送電方法，近年來不使用電源線或送電電纜的無線送電受到注目。 作為該無線送電技術，已知如下三種有影響力的技術使用了電磁感應的送電、使用了微波的送電、以及以共振法進行的送電。其中，共振法為使一對共振器(例如一對自諧振線圈)在電磁場(近場)中產生共振、經由電磁場進行送電的非接觸的送電技術，也能夠對數kW的大電力進行較長距離(例如數m)送電(例如，參照專利文獻1、非專利文獻1)。專利文獻1 國際公開第2007/008646號小冊子非專利文獻 1 :Andre Kurs et al. , "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances，，、[online] >2007 年 7 月 6 日、Science、第 317 卷、 p. 83-86、[2007 年9 月 12 日檢索]、網際網路

發明內容
發明要解決的課題送電時產生的電磁場的強度，考慮對周圍的影響，其上限值由EMC關聯規格來確定。在此，在將上述使用了共振法的非接觸供電應用於例如要求大電力的供電的電動車輛的情況下，若使用單一頻率(例如共振頻率)進行供電，則可能在該頻率中產生電磁場強度的較大峰值，不能滿足規格。然而，為了滿足規格而抑制供電電力則會導致供電時間的長時間化，損害用戶的便利性。於是希望不使供電電力大幅降低地抑制電磁場強度的峰值，但在所述文獻中，對這樣的課題沒有特別研究。因此，本發明的目的在於，提供一種能夠不使供電電力大幅降低地抑制電磁場強度的峰值的非接觸供電設備以及非接觸供電系統。
用於解決課題的手段根據本發明，非接觸供電設備具備送電用共振器、電源裝置和控制裝置。送電用共振器通過經由電磁場與受電裝置的受電用共振器進行共振，以非接觸方式向受電裝置送電。電源裝置連接於送電用共振器，向送電用共振器供給預定的高頻電力。控制裝置基於由送電用共振器和受電用共振器形成的電路的S21參數來設定頻率擴展的頻率範圍，控制電源裝置以使其向送電用共振器供給具有該頻率範圍的高頻電力。優選的是，控制裝置基於S21參數的振幅特性相對地增大的頻帶來設定頻率擴展的頻率範圍。優選的是，控制裝置通過交替地切換S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率，進行頻率擴展。另外，優選的是，控制裝置將包含S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率的至少一方的頻帶設為頻率擴展的頻率範圍。另外，優選的是，控制裝置將處於S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率之間、且不包含該兩個共振頻率的頻帶設為頻率擴展的頻率範圍。另外，優選的是，控制裝置基於根據S21參數的振幅特性中表現的共振頻率算出的Q值，設定頻率擴展的頻率範圍。優選的是，送電用共振器包括一次線圈和一次自諧振線圈。一次線圈連接於電源裝置。一次自諧振線圈被通過電磁感應從一次線圈供電，產生電磁場。另外，根據本發明，非接觸供電系統具備能夠輸出預定的高頻電力的供電設備； 和能夠以非接觸方式從供電設備受電的受電裝置。受電裝置包括受電用共振器。受電用共振器經由在與供電設備之間產生的電磁場，以非接觸方式從供電設備受電。供電設備包括送電用共振器、電源裝置和控制裝置。送電用共振器通過經由電磁場與受電用共振器進行共振，以非接觸方式向受電用共振器送電。電源裝置連接於送電用共振器，向送電用共振器供給預定的高頻電力。控制裝置基於由送電用共振器和受電用共振器形成的電路的S21參數來設定頻率擴展的頻率範圍，控制電源裝置以使其向送電用共振器供給具有該頻率範圍的高頻電力。優選的是，送電用共振器包括一次線圈和一次自諧振線圈。一次線圈連接於電源裝置。一次自諧振線圈被通過電磁感應從一次線圈供電，產生電磁場。受電用共振器包括二次自諧振線圈和二次線圈。二次自諧振線圈通過經由電磁場與一次自諧振線圈進行共振， 從一次自諧振線圈受電。二次線圈通過電磁感應取出從二次自諧振線圈接受來的電力。發明的效果在本發明中，基於由送電用共振器和受電用共振器形成的電路的S21參數來設定頻率擴展的頻率範圍，在該頻率範圍進行頻率擴展來進行送電，因此能夠使用傳輸效率 (送電效率)高的頻帶，同時能夠降低特定頻率中電磁場頻譜的峰值。因此，根據本發明，能夠不使供電電力降低地抑制電磁場強度的峰值。


圖1是本發明的實施方式的非接觸供電系統的整體結構圖。圖2是與以共振法進行的送電相關的部分的等效電路圖。
圖3是表示了從供電設備向受電裝置供電時的電磁場強度的圖。圖4是表示了圖2所示電路的S21參數的振幅特性的圖。圖5是圖1所示的控制裝置的功能框圖。圖6是作為搭載有圖1所示的受電裝置的電動車輛的一例而表示的混合動力汽車的結構圖。圖7是用於說明Q值的圖。圖8是表示了在一次自諧振線圈中流動的電流與在二次自諧振線圈中流動的電流的相位差的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，對圖中相同或相當的部分標註相同的附圖標記，不重複其說明。圖1是本發明的實施方式的非接觸供電系統的整體結構圖。參照圖1，非接觸供電系統具備供電設備1和受電裝置2。供電設備1包括高頻電源裝置10、一次線圈20、一次自諧振線圈30和控制裝置40。高頻電源裝置10連接於一次線圈20，能夠基於從控制裝置40接收的驅動信號來產生預定的高頻電壓(例如數MHz 10數MHz)。高頻電源裝置10包括例如正弦波逆變器電路，由控制裝置40進行控制。一次線圈20配設在與一次自諧振線圈30大致同軸上，構成為能夠通過電磁感應與一次自諧振線圈30以磁力結合。並且，一次線圈20通過電磁感應將從高頻電源裝置10 供給的高頻電力向一次自諧振線圈30供電。一次自諧振線圈30為兩端開放(非連接)的LC共振線圈，通過經由電磁場與受電裝置2的二次自諧振線圈60 (後述)進行共振，以非接觸方式向受電裝置2輸送電力。另外，Cl表示一次自諧振線圈30的寄生電容，但也可以實際設置電容器。控制裝置40生成用於控制高頻電源裝置10的驅動信號，將其生成的驅動信號向高頻電源裝置10輸出。並且，控制裝置40通過控制高頻電源裝置10，從而控制從一次自諧振線圈30向受電裝置2的二次自諧振線圈60的供電。在此，控制裝置40基於實現以共振法進行的送電的、包括一次線圈20、一次自諧振線圈30、以及受電裝置2的二次自諧振線圈60和二次線圈70 (後述)的電路的S21參數，設定頻率擴展的頻率範圍，控制高頻電源裝置以使其輸出具有該頻率範圍的高頻電力。詳細地進行說明，如上述那樣，若使用單一的頻率進行供電，則可能會在該頻率中產生電磁場強度的較大峰值、不能滿足預定規格。於是，在本實施方式中，為了抑制供電時產生的電磁場強度的峰值，使用頻率擴展技術使送電電力在預定的頻率範圍內擴展。在此，為了不使供電電力大幅降低地抑制電磁場強度的峰值，在本實施方式中，基於實現以共振法進行的送電的電路的S21參數的振幅特性相對增大的頻帶，設定頻率擴展的頻率範圍。即，S21參數表示包括一次線圈20、一次自諧振線圈30、以及受電裝置2的二次自諧振線圈60和二次線圈70(後述)的電路的從輸入埠(一次線圈20的輸入)向輸出埠(二次線圈70的輸出)的傳輸係數。因此，通過基於S21參數的振幅特性相對增大的頻帶來設定頻率擴展的頻率範圍，能夠不使供電電力大幅減低地抑制電磁場強度的峰
6值。另外，稍後對實現以共振法進行的送電的電路的S21參數的特性、以及控制裝置 40的功能結構進行說明。另一方面，受電裝置2包括二次自諧振線圈60和二次線圈70。二次自諧振線圈 60，與上述的一次自諧振線圈30同樣，也為兩端開放(非連結)的LC共振線圈，通過經由電磁場與供電設備1的一次自諧振線圈30進行共振，以非接觸方式從供電設備1受電。另外，C2表示二次自諧振線圈60的寄生電容，但也可以實際設置電容器。二次線圈70配設在與二次自諧振線圈60大致同軸上，構成為能夠通過電磁感應與二次自諧振線圈60以磁力結合。並且，二次線圈70通過電磁感應取出由二次自諧振線圈60接受來的電力，將其取出的電力向負載3輸出。圖2是與以共振法進行的送電相關的部分的等效電路圖。參照圖2，在該共振法中，與兩個音叉進行共鳴的情況同樣，通過使具有相同的固有振動數的兩個LC共振線圈在電磁場(近場)進行共振，經由電磁場從一方的線圈向另一方的線圈傳輸電力。具體而言，將高頻電源裝置10連接於一次線圈20，向通過電磁感應以磁力與一次線圈20結合的一次自諧振線圈30供給例如數MHz 10數MHz程度的高頻電力。一次自諧振線圈30為由線圈自身的阻抗和寄生電容Cl形成的LC共振器，經由電磁場(近場)與具有與一次自諧振線圈30相同的共振頻率的二次自諧振線圈60進行共振。於是，能量(電力)經由電磁場從一次自諧振線圈30向二次自諧振線圈60移動。移動至二次自諧振線圈 60的能量(電力)由通過電磁感應以磁力與二次自諧振線圈60結合的二次線圈70取出， 並向負載3供給。另外，上述的S21參數對應於關於在埠 P1、P2之間形成的、包括一次線圈20、一次自諧振線圈30、二次自諧振線圈60以及二次線圈70的電路、向埠 Pl輸入的輸入電力 (從高頻電源裝置10輸出的電力)到達埠 P2的比率，即從埠 Pl向埠 P2的傳輸係數。圖3是表示了從供電設備1向受電裝置2供電時的電磁場強度的圖。參照圖3，縱軸表示供電時的電磁場強度，橫軸表示從供電設備1向受電裝置2供給的高頻電力的頻率。 曲線kl表示以單一頻率f進行供電時的電磁場強度，曲線k2表示進行頻率擴展來供電時的電磁場強度。如圖3所示，若以單一頻率f進行供電，則會在該頻率f中出現電磁場強度的較大峰值，產生的電磁場強度會超過規格值。另一方面，若進行頻率擴展，則能夠抑制電磁場強度的峰值，將產生的電磁場強度抑制到規格值以下。圖4是表示了圖2所示電路的S21參數的振幅特性的圖。參照圖4，縱軸表示S21 參數的振幅，橫軸表示從高頻電源裝置10供給到電路的高頻電力的頻率。如圖4所示，具有如下特徵在實現以共振法進行的送電的如2所示電路的S21參數的振幅特性中，在頻率Π、f2存在兩個峰值，由此使得振幅相對增大的頻帶寬。即，在頻率fl、f2之間的頻率中，S21參數增大。於是，在本實施方式中，以包含該S21參數的振幅增大的頻帶的方式，設定頻率擴展的頻率範圍。由此，可以使用傳輸效率(送電效率)高的頻帶，同時通過頻率擴展抑制了電磁場強度的峰值。另外，頻率擴展的調製方式可以是直接擴展方式，也可以是跳頻方式。在本實施方式中，採用了使用S21參數的振幅特性中的共振頻率fl、f2的跳頻方式。圖5是圖1所示的控制裝置40的功能框圖。參照圖5，控制裝置40包括起振電路110、120、M序列隨機數產生電路130、選擇開關140、電源控制部150以及驅動信號生成部 160。起振電路110產生具有預先求出的S21參數的振幅特性中的共振頻率fl的信號。 起振電路120產生具有S21參數的振幅特性中的共振頻率f2的信號。M序列隨機數產生電路130產生包括0和1的隨機數信號。選擇開關140接收從起振電路110輸出的頻率fl的信號和從起振電路120輸出的頻率f2的信號。然後，選擇開關140根據從M序列隨機數產生電路130接收到的隨機數信號，選擇從起振電路110接收到的頻率fl的信號和從起振電路120接收到的頻率f2的信號中的某一信號，將其選擇出的信號向電源控制部150輸出。電源控制部150生成用於將具有從選擇開關140接收到的信號的頻率的高頻電力從高頻電源裝置10(圖1)輸出的控制指令，將其生成的控制指令向驅動信號生成部160輸出。然後，驅動信號生成部160基於從電源控制部150接收到的控制指令，生成用於驅動高頻電源裝置10的信號，將其生成的信號向高頻電源裝置10輸出。在該控制裝置40中，通過選擇開關140切換具有頻率Π的信號和具有頻率f2的信號並將其提供給電源控制部150。然後，電源控制部150控制高頻電源裝置10以使其輸出具有該提供來的信號的頻率的高頻電力。由此，從高頻電源裝置10輸出隨機地將頻率切換為頻率Π、f2 (跳頻)的、頻率擴展後的高頻電力。另外，通過網絡分析儀這樣的使用了定向耦合器的技術來算出S21參數，也同樣能夠實現上述的控制。另外，使用Z參數、Y參數等來代替S參數，也同樣能夠實現上述的控制。圖6是作為搭載有圖1所示的受電裝置2的電動車輛的一例而表示的混合動力汽車的結構圖。參照圖6，混合動力汽車200包括蓄電裝置210、系統主繼電器SMR1、升壓轉換器220、逆變器230、232、電動發電機M0J42、發動機250、動力分配裝置沈0以及驅動輪 270。另外，混合動力汽車200還包括二次自諧振線圈60、二次線圈70、整流器觀0、系統主繼電器SMR2以及車輛EOT^O。混合動力汽車200搭載發動機250和電動發電機242作為動力源。發動機250和電動發電機240、242與動力分配裝置260連接。並且，混合動力汽車200通過發動機250和電動發電機242的至少一方產生的驅動力進行行駛。發動機250產生的動力由動力分配裝置260分配到兩條路徑。即，一方為向驅動輪270傳遞的路徑，另一方為向電動發電機240 傳遞的路徑。電動發電機240為交流旋轉電機，例如包括在轉子中埋設有永磁體的三相交流同步電動機。電動發電機240使用經由動力分配裝置260傳遞來的發動機250的動能進行發電。例如，若蓄電裝置210的充電狀態(也稱為「SOCGtate Of Charge)」)低於預先確定的值，則發動機250啟動並通過電動發電機240進行發電，對蓄電裝置210充電。電動發電機242也為交流旋轉電機，與電動發電機240同樣，包括例如在轉子中埋設有永磁體的三相交流同步電動機。電動發電機242使用蓄積於蓄電裝置210的電力和由電動發電機240發電產生的電力的至少一方來產生驅動力。並且，電動發電機M2的驅動
8力被傳遞至驅動輪270。另外，在車輛制動時或在下坡的加速度減低時，作為動能和勢能蓄積於車輛的機械能經由驅動輪270用於電動發電機M2的旋轉驅動，電動發電機242作為發電機進行工作。由此，電動發電機242作為將行駛能量變換為電力並產生制動力的再生制動器進行工作。並且，由電動發電機242發電產生的電力被蓄積於蓄電裝置210中。動力分配裝置沈0由包括太陽輪、小齒輪、行星架以及齒圈的行星齒輪構成。小齒輪與太陽輪和齒圈嚙合。行星架以能夠自轉的方式支撐小齒輪並且與發動機250的曲軸連接。太陽輪與電動發電機240的旋轉軸連接。齒圈與電動發電機242的旋轉軸以及驅動輪 270連接。系統主繼電器SMRl配設在蓄電裝置210與升壓轉換器220之間，根據來自車輛 EOT^O的信號將蓄電裝置210電連接於升壓轉換器220。升壓轉換器220將正極線PL2的電壓升壓到蓄電裝置210的輸出電壓以上的電壓。另外，升壓轉換器220例如包括直流斬波電路。逆變器230、232分別驅動電動發電機M0J42。另外，逆變器230、232例如包括三相橋式電路。二次自諧振線圈60和二次線圈70為圖1中說明的那樣。整流器280對由二次線圈70取出的交流電力進行整流。系統主繼電器SMR2配設在整流器280與蓄電裝置210之間，根據來自車輛ECU^K)的信號將整流器觀0電連接於蓄電裝置210。車輛EOT^O，在行駛模式時，使系統主繼電器SMR 1導通、並使系統主繼電器SMR2 斷開。並且，車輛ECU^K)，在車輛行駛時，基於加速開度、車輛速度、來自其他各種傳感器的信號，生成用於驅動升壓轉換器220以及電動發電機M0、242的信號，將其生成的信號向升壓轉換器220以及逆變器230、232輸出。另外，在從供電設備1 (圖1)向混合動力汽車200進行供電時，車輛ECU290使系統主繼電器SMR2導通。由此，將由二次自諧振線圈60接受來的電力向蓄電裝置210供給。 另外，在整流器280與蓄電裝置210之間可以設置DC/DC轉換器，該DC/DC轉換器對由整流器280整流後的直流電力進行電壓變換而將其變換為蓄電裝置210的電壓電平。另外，通過使系統主繼電器SMR1、SMR2都導通，也能夠在車輛行駛中從供電設備1 受電。如上所述，在本實施方式中，基於實現以共振法進行的送電的、包括一次線圈20、 一次自諧振線圈30、二次自諧振線圈60以及二次線圈70的電路的S21參數，設定頻率擴展的頻率範圍，在該頻率範圍進行頻率擴展來進行送電，因此能夠使用傳輸效率(送電效率) 高的頻帶，同時能夠降低特定頻率中電磁場頻譜的峰值。因此，根據本實施方式，能夠不使從供電設備1向受電裝置2的供電電力降低地抑制電磁場強度的峰值。另外，在上述的實施方式中，頻率擴展的調製方式設為了跳頻方式，但也可以設為直接擴展方式。在採用直接擴展方式的情況下，作為頻率擴展的頻率範圍，可以設定為圖4 所示的包含共振頻率fl、f2雙方的頻帶，也可以設定為包含頻率fl、f2的任一方的頻帶、或者也可以設定為頻率Π、f2之間的頻帶。在此，在包含頻率fl、f2的任一方的頻率範圍內通過直接擴展方式進行頻率擴展的情況下，可以基於Q值來決定該頻率範圍。圖7是用於說明Q值的圖。參照圖7，在從供電設備1向受電裝置2輸送頻率f的高頻電力的情況下，Q值由下式來表示。Q 值=f/Af. · ·⑴在此，Af在將施加於負載3 (圖1)的電壓設為Vm時，電壓變為_的頻帶的寬度。於是，例如在施加於負載的電壓的頻率特性中，將根據圖4所示的共振頻率fl的峰值求出的Q值設為Q1，如下式這樣設定頻率擴展的頻率範圍。Afl = α (fl/Ql). . . (2)在此，α為調整係數。或者，在施加於負載的電壓的頻率特性中，將根據圖4所示的另一個共振頻率f2 的峰值求出的Q值設為Q2，如下式這樣設定頻率擴展的頻率範圍。Δ f2 = β (f2/Q2)... (3)在此，β為調整係數。另外，α和β以不超過規格的上限值的方式進行設定。如此一來，能夠基於Q值適當地設定頻率擴展的頻率範圍。另外，通過改變從供電設備1向受電裝置2供給的高頻電力的頻率，能夠改變從供電設備1向受電裝置2供電時周圍產生的電磁場強度的分布。圖8是表示了在一次自諧振線圈30中流動的電流與在二次自諧振線圈60中流動的電流的相位差的圖。參照圖8，橫軸表示從供電設備1向受電裝置2供給的高頻電力的頻率。如圖8所示，在一次自諧振線圈30中流動的電流與在二次自諧振線圈60中流動的電流的相位差隨著供電電力的頻率而變化。在此，在各線圈的周圍產生的電磁場的分布，與在該線圈中流動的電流相應地變化。並且，在從供電設備1向受電裝置2供電時在周圍產生的電磁場強度的分布為如下情況通過在一次自諧振線圈30中流動的電流而在一次自諧振線圈30的周圍產生的電磁場、 與通過在二次自諧振線圈60中流動的電流而在二次自諧振線圈60的周圍產生的電磁場重疊。因此，利用如上所述在一次自諧振線圈30中流動的電流與在二次自諧振線圈60 中流動的電流的相位差隨著供電電力的頻率而變化的情況，改變從供電設備1向受電裝置 2供給的高頻電力的頻率，由此能夠改變從供電設備1向受電裝置2供電時周圍產生的電磁場強度的分布。由此，通過適當選擇供電電力的頻率，也能夠降低希望場所的電磁場強度。另外，在上述的實施方式中，設為了使用一次線圈20通過電磁感應向一次自諧振線圈30進行供電，並使用二次線圈70通過電磁感應從二次自諧振線圈60取出電力，但也可以不設置一次線圈20而從高頻電源裝置10直接向一次自諧振線圈30供電、不設置二次線圈70而直接從二次自諧振線圈60取出電力。另外，在上述中，設為了通過使一對自諧振線圈進行共振來進行送電，但作為共振體也可以使用一對高電介質盤來代替一對自諧振線圈。高電介質盤由高介電常數材料構成，使用例如 TiO2, BaTi4O9, LiTaO3 等。另外，在上述中，作為搭載有受電裝置2的一例，對能夠通過動力分配裝置260分配發動機250的動力並將其傳遞至驅動輪270和電動發電機240的串聯/並聯型的混合動力汽車進行了說明，但本發明也能夠適用於其他形式的混合動力汽車。即，例如本發明也能夠適用於如下車輛等只為了驅動電動發電機240而使用發動機250、僅利用電動發電機242來產生車輛的驅動力的所謂的串聯型的混合動力車輛；在發動機250生成的動能中僅將再生能量作為電能進行回收的混合動力車輛；將發動機作為主動力並根據需要由電機輔助的電機輔助型的混合動力車輛。另外，本發明也能夠適用於不具備發動機250而僅利用電力進行行駛的電動車輛、作為直流電源除了蓄電裝置210以外還搭載燃料電池的燃料電池車。另外，在上述中，一次自諧振線圈30和一次線圈20形成本發明中的「送電用共振器」的一個實施例，二次自諧振線圈60和二次線圈70形成本發明中的「受電用共振器」的一個實施例。另外，起振電路110、120、M序列隨機數產生電路130以及選擇開關140形成本發明中的「頻率設定部」的一個實施例。應該認為，本次所公開的實施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的內容。 本發明的範圍不是由上述的實施方式的說明而是由權利要求表示，包括與權利要求等同的意思以及範圍內的所有的變更。附圖標記的說明1供電設備；2受電裝置；3負載；10高頻電源裝置；20 —次線圈；30—次自諧振線圈；40控制裝置；60 二次自諧振線圈；70 二次線圈；110、120起振電路；130M序列隨機數產生電路；140選擇開關；150電源控制部；160驅動信號生成部；200混合動力汽車；210蓄電裝置；220升壓轉換器；230、232逆變器；240、242電動發電機；250發動機；260動力分配裝置；270驅動輪；280整流器；290車輛ECU ；C1、C2寄生電容；SMR1、MSR2系統主繼電器；PL1、 PL2正極線；NL負極線。
1權利要求
1.一種非接觸供電設備，具備送電用共振器(30、20)，其通過經由電磁場與受電裝置⑵的受電用共振器(60、70)進行共振，以非接觸方式向所述受電裝置送電；電源裝置(10)，其連接於所述送電用共振器，向所述送電用共振器供給預定的高頻電力；以及控制裝置(40)，其基於由所述送電用共振器和所述受電用共振器形成的電路的S21參數來設定頻率擴展的頻率範圍，控制所述電源裝置以使其向所述送電用共振器供給具有該頻率範圍的高頻電力。
2.根據權利要求1所述的非接觸供電設備，其中，所述控制裝置基於所述S21參數的振幅特性相對地增大的頻帶來設定所述頻率擴展的頻率範圍。
3.根據權利要求1所述的非接觸供電設備，其中，所述控制裝置通過交替地切換所述S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率，進行所述頻率擴展。
4.根據權利要求1所述的非接觸供電設備，其中，所述控制裝置將包含所述S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率的至少一方的頻帶設為所述頻率擴展的頻率範圍。
5.根據權利要求1所述的非接觸供電設備，其中，所述控制裝置將處於所述S21參數的振幅特性中表現的兩個共振頻率之間、且不包含該兩個共振頻率的頻帶設為所述頻率擴展的頻率範圍。
6.根據權利要求1所述的非接觸供電設備，其中，所述控制裝置基於根據所述S21參數的振幅特性中表現的共振頻率算出的Q值，設定所述頻率擴展的頻率範圍。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的非接觸供電設備，其中，所述送電用共振器包括一次線圈(20)，其連接於所述電源裝置；和一次自諧振線圈(30)，其被通過電磁感應從所述一次線圈供電，產生所述電磁場。
8.一種非接觸供電系統，具備能夠輸出預定的高頻電力的供電設備(1)；和能夠以非接觸方式從所述供電設備受電的受電裝置0)，所述受電裝置包括受電用共振器(60、70)，該受電用共振器經由在其與所述供電設備之間產生的電磁場，以非接觸方式從所述供電設備受電，所述供電設備包括送電用共振器O0、30)，其通過經由電磁場與所述受電用共振器進行共振，以非接觸方式向所述受電用共振器送電；電源裝置(10)，其連接於所述送電用共振器，向所述送電用共振器供給預定的高頻電力；以及控制裝置(40)，其基於由所述送電用共振器和所述受電用共振器形成的電路的S21參數來設定頻率擴展的頻率範圍，控制所述電源裝置以使其向所述送電用共振器供給具有該頻率範圍的高頻電力。
9.根據權利要求8所述的非接觸供電系統，其中， 所述送電用共振器包括 一次線圈(20)，其連接於所述電源裝置；和一次自諧振線圈(30)，其被通過電磁感應從所述一次線圈供電，產生所述電磁場， 所述受電用共振器包括二次自諧振線圈(60)，其通過經由所述電磁場與所述一次自諧振線圈進行共振，從所述一次自諧振線圈受電；和二次線圈(70)，其通過電磁感應取出由所述二次自諧振線圈接受來的電力。
全文摘要
通過使供電設備(1)的一次自諧振線圈(30)與受電裝置(2)的二次自諧振線圈(60)經由電磁場進行共振，以非接觸方式從供電設備(1)向受電裝置(2)進行供電。控制裝置(40)基於包括供電設備(1)的一次線圈(20)和一次自諧振線圈(30)以及受電裝置(2)的二次自諧振線圈(60)和二次線圈(70)的電路的S21參數，設定頻率擴展的頻率範圍，控制高頻電源裝置(10)以使其向受電裝置(2)供給具有該設定的頻率範圍的高頻電力。
文檔編號H02J17/00GK102197567SQ20098014278
公開日2011年9月21日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年2月17日
發明者井上匠, 市川真士, 榊原啟之 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社日本自動車部品綜合研究所