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JP2018102041A - Contactless power transmission device and contactless power reception device - Google Patents

Contactless power transmission device and contactless power reception device Download PDF

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JP2018102041A
JP2018102041A JP2016246062A JP2016246062A JP2018102041A JP 2018102041 A JP2018102041 A JP 2018102041A JP 2016246062 A JP2016246062 A JP 2016246062A JP 2016246062 A JP2016246062 A JP 2016246062A JP 2018102041 A JP2018102041 A JP 2018102041A
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城杉 孝敏
Takatoshi Shirosugi
孝敏 城杉
市川 勝英
Katsuhide Ichikawa
勝英 市川
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Abstract

【課題】コイルの大きさにより最大効率となるコイル間距離は決定されるが、従来技術はコイルの大きさは一定であり、複数のコイルの電力制御のみで受電電力量を最大化しようとしているため、受電される携帯端末や小物の位置でのコイル間距離における最大効率での非接触給電ができない。【解決手段】隣接するコイルの隣接し対向する一辺が発生する磁界を打ち消す電流を流すことで等価的にコイルの大きさを可変し隣接するコイルをあわせた大きさのコイルとし、受電部の位置を特定する。特定した位置に対して等価的に最良の大きさのコイルとなるコイル選択及び出力とする。【選択図】図17[PROBLEMS] To determine the maximum inter-coil distance depending on the size of the coil, but in the prior art, the size of the coil is constant, and it is attempted to maximize the amount of received power only by power control of a plurality of coils. Therefore, non-contact power feeding cannot be performed with the maximum efficiency in the distance between the coils at the position of the mobile terminal or the accessory that receives power. The size of a coil is equivalently changed by flowing a current that cancels out a magnetic field generated by one adjacent side of the adjacent coil, and the adjacent coil is combined. Is identified. Coil selection and output that is equivalent to the best coil equivalent to the specified position. [Selection] Figure 17

Description

本発明は、無線給電技術に関し、例えば、携帯端末などの小型携帯機器や電気自動車などのバッテリに非接触により充電を行う無線充電において、効率よく送電、受電できる技術に関する。   The present invention relates to a wireless power feeding technique, for example, to a technique capable of efficiently transmitting and receiving power in wireless charging in which a battery such as a small portable device such as a portable terminal or an electric vehicle is charged without contact.

携帯端末などでは小型、薄型化が進んだ反面、充電時のコネクタ接続が煩わしい状況にあり、携帯機器からヘッドホンなどの端子が廃止される傾向である。そのためヘッドホンは無線接続となりヘッドホン内に電源が必要になる。ヘッドホンのような小物は充電用端子を設けることが困難なため無線給電による充電が望まれる。また小物は充電台の平面上に密着させて置けないため、ある程度の距離があっても充電可能な共鳴方式が有利である。一方、携帯端末も充電用端子がなくなると無線給電による充電が必須になる。また、電気自動車においては、有線方式の充電の場合、雨天時などはコネクタに水が浸入し、接点が劣化する恐れがあること等から無線による充電が望ましい。   While portable terminals and the like have become smaller and thinner, connection of connectors during charging is troublesome, and terminals such as headphones tend to be abolished from portable devices. For this reason, the headphones are wirelessly connected and a power source is required in the headphones. For small items such as headphones, it is difficult to provide a charging terminal, so charging by wireless power feeding is desired. In addition, since small items cannot be placed in close contact with the surface of the charging stand, a resonance method that can be charged even if there is a certain distance is advantageous. On the other hand, charging by wireless power feeding becomes indispensable when the portable terminal also has no charging terminal. In addition, in the case of electric vehicles, in the case of wired charging, wireless charging is desirable because water may enter the connector and the contacts may be deteriorated when it is raining.

このため、配線を廃して無線で電力を供給する背景技術として、例えば、特許第5759388号公報(特許文献1)がある。特許文献1は、充電ボックスを設け、その中に携帯端末や小物を入れて充電する。そして、充電ボックスには複数の送電コイルがそれぞれ各壁面に取り付けられ、携帯端末や小物が受信する総電力量を判定し、送電電力レベルを変更して受信する総電力を増やすように制御される点が記載されている。   For this reason, for example, Japanese Patent No. 5759388 (Patent Document 1) is known as a background art that eliminates wiring and supplies power wirelessly. In Patent Document 1, a charging box is provided, and charging is performed by putting a mobile terminal or a small article in the charging box. A plurality of power transmission coils are attached to each wall surface of the charging box, and the total power received by the mobile terminal or the accessory is determined, and control is performed so as to increase the total power received by changing the power transmission power level. Points are listed.

特許第5759388号公報Japanese Patent No. 5759388

無線給電はコイルの大きさにより最大効率となるコイル間距離は決定されるが、特許文献1はコイルの大きさは一定であり、複数のコイルの電力制御のみで受電電力量を最大化しようとしている。このため、受電される携帯端末や小物の位置でのコイル間距離における最大効率での非接触給電ができないという課題があった。   In the wireless power feeding, the distance between the coils that is the maximum efficiency is determined by the size of the coil. However, in Patent Document 1, the size of the coil is constant, and it is attempted to maximize the amount of received power only by power control of a plurality of coils. Yes. For this reason, the subject that the non-contact electric power feeding by the maximum efficiency in the distance between coils in the position of the portable terminal and small articles | goods received could not be performed.

本発明は、携帯端末やヘッドホンなどのアクセサリーに効率よく送電、受電できる非接触送電装置および非接触受電装置を構築することを目的とする。   An object of the present invention is to construct a non-contact power transmission device and a non-contact power reception device that can efficiently transmit and receive power to accessories such as portable terminals and headphones.

本発明は、上記背景技術に鑑み、その一例を挙げるならば、同一平面上に少なくとも2つの送電コイルを有し、送電コイルから受電コイルを介して非接触受電装置に給電する非接触送電装置であって、第1の送電コイルと、第1の送電コイルと隣接し対向する辺を持つ第2の送電コイルと、第1の送電コイルと第2の送電コイルのそれぞれに流す電流を独立に調整する出力調整部と、第1の送電コイルと第2の送電コイルのそれぞれの隣接し対向する辺が発生する磁界を打ち消す、または、それぞれの隣接し対向する辺が発生する磁界による受電コイル内の起電力によって生じる電流が互いにキャンセルする調整処理を行うように出力調整部を制御する制御部とを有する構成とする。   The present invention is a non-contact power transmission device that has at least two power transmission coils on the same plane and feeds power from the power transmission coil to the non-contact power reception device via the power reception coil. And independently adjusting the currents flowing through the first power transmission coil, the second power transmission coil having a side adjacent to the first power transmission coil and facing each other, and the first power transmission coil and the second power transmission coil. Canceling the magnetic field generated by the adjacent and opposite sides of the first power transmission coil and the second power transmission coil, or by the magnetic field generated by the respective adjacent and opposite sides in the power receiving coil And a control unit that controls the output adjustment unit so as to perform an adjustment process in which currents generated by the electromotive force cancel each other.

本発明によれば、適当に置かれた受電部の位置を検出し、その位置に最適なコイルサイズとすることができるので、その位置に対して効率の良い状態で送電および受電できる効果がある。   According to the present invention, it is possible to detect the position of a power receiving unit that is appropriately placed and to obtain an optimum coil size for the position, so that there is an effect that power can be transmitted and received in an efficient state with respect to that position. .

実施例1における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a non-contact power transmission device of a wireless power feeding system in Embodiment 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置からの無線電力を受電する非接触受電装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a contactless power receiving device that receives wireless power from a contactless power transmitting device in Embodiment 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの構成図である。It is a block diagram of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. 実施例1における非接触受電装置の受電コイルの構成図である。It is a block diagram of the receiving coil of the non-contact power receiving apparatus in Example 1. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルと非接触受電装置の受電コイルの配置説明図である。It is arrangement | positioning explanatory drawing of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1, and the receiving coil of a non-contact power receiving apparatus. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルと非接触受電装置の受電コイルを用いた無線給電の特性説明図である。It is characteristic explanatory drawing of the radio | wireless electric power feeding using the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1, and the receiving coil of a non-contact power receiving apparatus. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルと非接触受電装置の受電コイルを用いた無線給電の特性図である。It is a characteristic view of the wireless electric power feeding using the power transmission coil of the non-contact power transmission device in Example 1, and the power reception coil of the non-contact power reception device. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの動作説明図と非接触受電装置の受電コイルを用いた無線給電の原理図である。It is operation | movement explanatory drawing of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1, and the principle figure of the wireless electric power feeding using the receiving coil of a non-contact power receiving apparatus. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの説明図である。It is explanatory drawing of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの構成図である。It is a block diagram of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの他の動作説明図である。FIG. 10 is another operation explanatory diagram of the power transmission coil of the contactless power transmission device according to the first embodiment. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの他の動作説明図である。FIG. 10 is another operation explanatory diagram of the power transmission coil of the contactless power transmission device according to the first embodiment. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの他の構成図である。It is another block diagram of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの他の構成図である。It is another block diagram of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. 実施例1における非接触送電装置の出力切替調整部の構成図である。It is a block diagram of the output switching adjustment part of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. 実施例1における非接触送電装置と非接触受電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power transmission apparatus and non-contact power receiving apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置の送電コイルの他の構成図と動作説明図である。It is another block diagram and operation | movement explanatory drawing of the power transmission coil of the non-contact power transmission apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における非接触送電装置と非接触受電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power transmission apparatus and non-contact power receiving apparatus in Example 1. FIG. 実施例2における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。6 is a configuration block diagram of a non-contact power transmission device of a wireless power feeding system in Embodiment 2. FIG. 実施例2における非接触送電装置と非接触受電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power transmission apparatus in Example 2, and a non-contact power receiving apparatus. 実施例3における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a contactless power transmission device of a wireless power feeding system according to a third embodiment. 実施例3における非接触送電装置からの無線電力を受電する非接触受電装置の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a contactless power receiving device that receives wireless power from a contactless power transmitting device according to a third embodiment. 実施例3における非接触送電装置の検波部の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a detection unit of a non-contact power transmission apparatus according to a third embodiment. 実施例3における非接触送電装置からの無線電力を受電する非接触受電装置の負荷変調部の構成図である。It is a block diagram of the load modulation | alteration part of the non-contact power receiving apparatus which receives the wireless power from the non-contact power transmission apparatus in Example 3. 実施例3における非接触送電装置の検波部の構成図である。It is a block diagram of the detection part of the non-contact power transmission apparatus in Example 3. 実施例4における非接触送電装置からの無線電力を受電する非接触受電装置の他の構成ブロック図である。FIG. 10 is another configuration block diagram of a contactless power receiving device that receives wireless power from a contactless power transmitting device according to a fourth embodiment. 実施例4における非接触送電装置と図27の非接触受電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power transmission apparatus in Example 4, and the non-contact power receiving apparatus of FIG. 実施例5における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a contactless power transmission device of a wireless power feeding system according to a fifth embodiment. 実施例5における非接触送電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power transmission apparatus in Example 5. 実施例6における非接触送電装置の使用例である。It is an example of use of the non-contact power transmission apparatus in Example 6. 実施例6における非接触受電装置に無線電力を送電する非接触送電装置の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a contactless power transmission device that transmits wireless power to a contactless power receiving device according to a sixth embodiment. 実施例7における無線給電システムの非接触受電装置の構成ブロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a contactless power receiving device of a wireless power feeding system according to a seventh embodiment. 実施例7における非接触受電装置の詳細な構成ブロック図である。FIG. 9 is a detailed configuration block diagram of a non-contact power receiving device according to a seventh embodiment. 実施例7における非接触受電装置と非接触送電装置の動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart of the non-contact power receiving apparatus and non-contact power transmission apparatus in Example 7. 実施例8における非接触受電装置の使用例である。10 is a usage example of a non-contact power receiving device in Example 8.

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本実施例における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図、図2は実施例における非接触受電装置の構成ブロック図である。非接触送電装置100は箱状になっており、箱の中に非接触受電装置を入れて無線給電するものである。図1では非接触受電装置200aと非接触受電装置200bの2つが入っている場合を示している。制御部102で制御される出力切替調整部103からの電力を受け、送電コイル101は電力を放射する。非接触受電装置200a、200bは基本的に同一構造であり、図2のブロック構造をしている。受電コイル201で受電し、整流部202で整流して直流とし、コンバータ203で直流を安定化してバッテリ204に充電する。レベル検出部205は整流部202の出力から受電レベルを検出し、制御部206を介して無線部207を用い通信アンテナ208から受電レベルを送信する。非接触送電装置100はこの送信された受電レベルを通信アンテナ104で受信し無線部105で復調して制御部102にその情報を送る。制御部102は受電レベル情報を用いて出力切替調整部103を制御する。   FIG. 1 is a configuration block diagram of a contactless power transmission device of a wireless power feeding system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a configuration block diagram of a contactless power reception device according to the embodiment. The non-contact power transmission apparatus 100 has a box shape, and wirelessly feeds power by putting a non-contact power receiving apparatus in the box. FIG. 1 shows a case where two devices, a non-contact power receiving device 200a and a non-contact power receiving device 200b, are included. Upon receiving power from the output switching adjustment unit 103 controlled by the control unit 102, the power transmission coil 101 radiates power. The non-contact power receiving devices 200a and 200b have basically the same structure, and have the block structure shown in FIG. The power is received by the power receiving coil 201, rectified by the rectifying unit 202 to direct current, the direct current is stabilized by the converter 203, and the battery 204 is charged. The level detection unit 205 detects the power reception level from the output of the rectification unit 202 and transmits the power reception level from the communication antenna 208 using the wireless unit 207 via the control unit 206. The non-contact power transmission apparatus 100 receives the transmitted power reception level with the communication antenna 104, demodulates it with the wireless unit 105, and sends the information to the control unit 102. The control unit 102 controls the output switching adjustment unit 103 using the power reception level information.

図3は、図1に示したXYZ座標におけXY平面上にあり、最小コイル301、302、303、304で構成される送電コイル101を示している。図3において、最小コイル301、302、303、304は、同一の形状で同一のサイズであり、四角形で渦巻状のフラットコイルである。   FIG. 3 illustrates the power transmission coil 101 that is on the XY plane in the XYZ coordinates illustrated in FIG. 1 and includes the minimum coils 301, 302, 303, and 304. In FIG. 3, the minimum coils 301, 302, 303, and 304 are the same shape and the same size, and are rectangular and spiral flat coils.

図4に受電コイルの構成を示す。図4(a)が非接触受電装置200aの受電コイル201a、図4(b)が非接触受電装置200bの受電コイル201bである。図4の例では受電コイル201aは四角形で最小コイル301とほぼ同一の面積でほぼ同一の辺の長さ、受電コイル201bは受電コイル201aのほぼ2倍の面積で1辺がほぼ同じ、他辺がほぼ2倍の大きさである。ただし、この形状、面積、辺の長さはどのようなものでもよい。なお、送電コイルと受電コイルの関係としては、送電コイルの大きさ(面積)は受電コイルの大きさ(面積)以下の関係を有する。言い換えれば、送電コイルと受電コイルが共に矩形形状である場合、送電コイルの最小セルの最長の辺が受電コイルの最短の辺の長さ以下で構成される関係を有する。これは、後で説明するが、送電コイルの組合せによる制御が可能となるからである。 次に、一般的な磁界共鳴結合型無線給電の受電特性について説明する。図5は送電コイルと受電コイルの距離を変えたときの配置を示し、まず送電コイル501と受電コイル502の関係で説明する。図5ではXY平面にフラットコイルの送電コイル501と受電コイル502があり、それらの距離をZ軸としてみている。ここでは送電コイル501と受電コイル502は同一形状、同一面積で送電受電で中心がずれていないとしている。   FIG. 4 shows the configuration of the power receiving coil. 4A shows the power receiving coil 201a of the non-contact power receiving apparatus 200a, and FIG. 4B shows the power receiving coil 201b of the non-contact power receiving apparatus 200b. In the example of FIG. 4, the power receiving coil 201a is square and has almost the same area and the same side length as the minimum coil 301, and the power receiving coil 201b has almost twice the area of the power receiving coil 201a and one side is almost the same. Is almost twice as large. However, this shape, area, and side length may be anything. In addition, as a relationship between the power transmission coil and the power reception coil, the size (area) of the power transmission coil is less than the size (area) of the power reception coil. In other words, when both the power transmission coil and the power reception coil are rectangular, the longest side of the minimum cell of the power transmission coil has a relationship configured to be equal to or shorter than the length of the shortest side of the power reception coil. As will be described later, this is because control by a combination of power transmission coils is possible. Next, power reception characteristics of a general magnetic resonance coupling type wireless power feeding will be described. FIG. 5 shows an arrangement when the distance between the power transmission coil and the power reception coil is changed. First, the relationship between the power transmission coil 501 and the power reception coil 502 will be described. In FIG. 5, there are a flat coil power transmission coil 501 and power reception coil 502 on the XY plane, and the distance between them is taken as the Z axis. Here, it is assumed that the power transmission coil 501 and the power reception coil 502 have the same shape and the same area, and the center is not shifted by power transmission and reception.

図6は受電特性を示し、横軸は周波数、縦軸は受電レベルを示す。受電コイルと送電コイルの距離により、(a)密結合(双峰特性)、(b)臨界結合(単峰特性)、(c)疎結合(単峰特性)を示す。(b)の臨界結合のときがいちばん効率よく受電でき受電レベルが大きくとれる。   FIG. 6 shows power reception characteristics, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents power reception level. Depending on the distance between the power receiving coil and the power transmitting coil, (a) tight coupling (bimodal characteristics), (b) critical coupling (single peak characteristics), and (c) loose coupling (single peak characteristics) are shown. In the case of (b) critical coupling, power can be received most efficiently and the power receiving level can be increased.

今、送電コイル501と受電コイル502が図5(b)に示すZ=Z0の距離で図6(b)に示す臨界結合となるとすると、図5(a)のZ<Z0で図6(a)の密結合、図5(c)のZ=Z1>Z0で図6(c)の疎結合になる。   Now, assuming that the power transmission coil 501 and the power reception coil 502 have the critical coupling shown in FIG. 6B at the distance Z = Z0 shown in FIG. 5B, Z <Z0 in FIG. ), And when Z = Z1> Z0 in FIG. 5C, the loose coupling in FIG. 6C is obtained.

また、コイルを別の送電コイル503と受電コイル504とした場合、特性が変わり、Z=Z1のときに図6(b)の臨界結合になる場合がある。このように磁界共鳴結合型無線給電の受電特性は送電コイルや受電コイルの形状や面積、または、送電コイルと受電コイルの距離で変化する。   In addition, when the coils are different power transmission coils 503 and power reception coils 504, the characteristics change, and when Z = Z1, the critical coupling shown in FIG. 6B may occur. As described above, the power reception characteristics of the magnetic resonance coupling type wireless power feeding change depending on the shape and area of the power transmission coil and the power reception coil, or the distance between the power transmission coil and the power reception coil.

送電コイルと受電コイルを用いた無線給電の特性図を図7に示す。図7の横軸は送受コイルと受電コイルとの距離、縦軸は受電コイルの受電レベルである。図7に示すように、送受コイル間の距離によって最大効率となるコイルの形状や面積が異なることがわかる。   FIG. 7 shows a characteristic diagram of wireless power feeding using a power transmission coil and a power reception coil. The horizontal axis in FIG. 7 is the distance between the transmission / reception coil and the power reception coil, and the vertical axis is the power reception level of the power reception coil. As shown in FIG. 7, it can be seen that the shape and area of the coil having the maximum efficiency differ depending on the distance between the transmitting and receiving coils.

図8に等価的にコイルの大きさを変える動作説明図を示す。図8(a)に示すように、2つの四角形のコイルを同一XY平面状に辺801と辺802を対向して平行となるように配置する。辺801には電流I1が辺802には電流I2が流れている。この状態を白抜きの矢印の方向から見たものを図8(b)に示す。このとき、任意の点Pに生じる磁界の強さを求めると、下記式となる。   FIG. 8 shows an operation explanatory diagram for changing the size of the coil equivalently. As shown in FIG. 8A, two rectangular coils are arranged on the same XY plane so that the sides 801 and 802 face each other in parallel. A current I1 flows through the side 801, and a current I2 flows through the side 802. FIG. 8B shows this state viewed from the direction of the white arrow. At this time, when the strength of the magnetic field generated at an arbitrary point P is obtained, the following equation is obtained.

Hx=(I1/2π)×(sinθ1/r1)
+(I2/2π)×(sinθ2/r2)
Hz=(I1/2π)×(cosθ1/r1)
+(I2/2π)×(cosθ2/r2)
点Pでの受電コイルの向きがXY平面と平行であれば、磁界が受電コイルと直交しないためHxは受電には寄与しない。そのため、Hzだけ考えればよく、どのようなr1、r2でもI1、I2を調整すればHz=0とすることができる。r1=r2のときはI1とI2の大きさが同じで逆位相になっていればHz=0である。
Hx = (I1 / 2π) × (sin θ1 / r1)
+ (I2 / 2π) × (sin θ2 / r2)
Hz = (I1 / 2π) × (cos θ1 / r1)
+ (I2 / 2π) × (cos θ2 / r2)
If the direction of the power receiving coil at the point P is parallel to the XY plane, the magnetic field is not orthogonal to the power receiving coil and Hx does not contribute to power reception. Therefore, it is only necessary to consider Hz, and any r1 and r2 can be set to Hz = 0 by adjusting I1 and I2. When r1 = r2, if the magnitudes of I1 and I2 are the same and are in opposite phases, Hz = 0.

点Pでの受電コイルが図8(b)に示すαだけ傾いていたときは、
Hx・cosα=Hz・sinα
となるようにI1とI2を調整すればよい。このようにI1とI2を調整する調整処理により任意の点の受電コイルで受電に寄与する磁界を0にすることができる。すなわち、辺801と辺802は存在しないように見える。または、辺801と辺802の磁界による受電コイル内の起電力によって生じる電流が逆向きなので互いにキャンセルされて、受電に寄与する送電コイルの辺が存在しないように見える。
When the power receiving coil at the point P is inclined by α shown in FIG.
Hx · cosα = Hz · sinα
I1 and I2 may be adjusted so that In this way, the magnetic field contributing to power reception by the power receiving coil at an arbitrary point can be reduced to 0 by the adjustment process for adjusting I1 and I2. That is, the side 801 and the side 802 do not exist. Alternatively, since the currents generated by the electromotive force in the power receiving coil due to the magnetic fields of the sides 801 and 802 are in opposite directions, the currents cancel each other, and there appears to be no side of the power transmitting coil that contributes to power reception.

図9は図3の送電コイルに図8の考えを適用する場合を示す。図8ではコイルの辺が1本の線であったが渦巻状のフラットコイルの場合は実際には何本かの平行する線が存在する。しかし、それらをまとめて、図9に示すように、辺1001、1002、1003、1004のように考えれば、図8と同様に考えることができる。   FIG. 9 shows a case where the idea of FIG. 8 is applied to the power transmission coil of FIG. In FIG. 8, the side of the coil is a single line, but in the case of a spiral flat coil, there are actually several parallel lines. However, if they are collectively considered as sides 1001, 1002, 1003, and 1004 as shown in FIG. 9, they can be considered in the same manner as in FIG.

なお、図3や以降の送電コイルや受電コイルの説明では便宜上コイルしか図示していないが、磁界共鳴結合型無線給電の場合は、実際には図10(a)に示す直列共振タイプ、図10(b)に示す並列共振タイプのようにコンデンサが接続されており、コイルのインダクタとコンデンサの容量で共振させている。   3 and the subsequent description of the power transmitting coil and the power receiving coil, only the coil is shown for convenience. However, in the case of magnetic resonance coupling type wireless power feeding, the series resonance type shown in FIG. A capacitor is connected as in the parallel resonance type shown in (b), and resonance is caused by the capacitance of the inductor of the coil and the capacitor.

以上のように、図3に示す最小コイル301、302、303、304を同一の四角形状で同一のサイズとした場合、各コイルに同じ大きさで同位相の電流を流すと、対抗する辺で磁界を打ち消すことができる。   As described above, when the minimum coils 301, 302, 303, and 304 shown in FIG. 3 have the same rectangular shape and the same size, if currents of the same magnitude and phase are passed through the coils, The magnetic field can be canceled out.

次に図3のコイルで作ることができる送電コイルの大きさや位置について説明する。   Next, the size and position of the power transmission coil that can be made with the coil of FIG. 3 will be described.

図11は最小コイルのサイズで、(a)、(b)、(c)、(d)の4つの位置を取ることができることを示している。   FIG. 11 shows that the minimum coil size can take four positions (a), (b), (c), and (d).

図12は、最小コイルを2つ組み合わせた構成で、(a)、(b)、(c)、(d)の4つの位置を取ることができ、それぞれ辺1301、1302、1303、1304で磁界が打ち消される。   FIG. 12 is a configuration in which two minimum coils are combined, and can take four positions (a), (b), (c), and (d), and magnetic fields at sides 1301, 1302, 1303, and 1304, respectively. Will be countered.

図12(e)は最小コイルを4つ組み合わせた構成で最大のコイルサイズであり、辺1401、1402、1403、1404で磁界が打ち消される。なお図示していないが最小コイルを3つ組み合わせた構成も考えられ、その場合は、最小コイル301、302、303、または、最小コイル301、302、304、または、最小コイル303、304、301、または、最小コイル303、304、302の組み合わせとなる。   FIG. 12E shows the maximum coil size in a configuration in which four minimum coils are combined. The magnetic field is canceled at the sides 1401, 1402, 1403, and 1404. Although not shown, a configuration in which three minimum coils are combined is also conceivable. In that case, the minimum coils 301, 302, 303, the minimum coils 301, 302, 304, or the minimum coils 303, 304, 301, Or, it is a combination of the minimum coils 303, 304, and 302.

なお、コイルの組み合わせとしては図13(a)、(b)に示す対角線上の2つのコイルを組み合わせることもできる。   In addition, as a combination of coils, two coils on the diagonal shown in FIGS. 13A and 13B can be combined.

また、図13(c)に示すコイルの構成は図3のコイルの構成に中心部分にコイル1601を追加したものである。コイル1601を加えることで、図13(c)に示すコイルの中心部分に受電コイルがきたときにコイル1601を選択することで受電効率のよいコイル選択ができる効果がある。   The configuration of the coil shown in FIG. 13C is obtained by adding a coil 1601 to the central portion of the configuration of the coil shown in FIG. Adding the coil 1601 has an effect of selecting a coil with good power receiving efficiency by selecting the coil 1601 when the power receiving coil comes to the central portion of the coil shown in FIG.

図13(d)は、図3のコイルが2×2の偶数の組み合わせであったものを3×3の奇数にしたものである。奇数にすると図13(c)のような構成にしなくとも中心1705のコイルを選択することで受電効率のよいコイル選択ができる効果がある。なお、奇数×偶数の構成とすることも可能である。   FIG. 13D shows a case where the coil in FIG. 3 is an even combination of 2 × 2 and is converted to an odd number of 3 × 3. If it is set to an odd number, there is an effect that it is possible to select a coil with high power reception efficiency by selecting the coil at the center 1705 without using the configuration as shown in FIG. It is also possible to adopt an odd number × even number configuration.

図14はサイズの異なるコイルで構成した送電コイルの構成図である。コイル1809および1810は一辺の長さがコイル1801から1808の辺の長さの2倍になっている。例えばコイル1805とコイル1806とコイル1809でこの3つをあわせた大きさのコイルとすることができる。一般的に最小のコイルの辺の整数倍nの辺の大きさのコイルの場合、n個の並んだ最小のコイルの辺で磁界を打ち消すことが可能である。図14の構成は、置く場所で受電コイルのサイズが決まっている場合に最適なコイルの組み合わせを選ぶことができる効果がある。   FIG. 14 is a configuration diagram of a power transmission coil composed of coils of different sizes. Coils 1809 and 1810 are twice as long as the sides of coils 1801 to 1808. For example, the coil 1805, the coil 1806, and the coil 1809 can be combined into a coil having a size of these three. In general, in the case of a coil having a side size n that is an integral multiple of the side of the smallest coil, the magnetic field can be canceled by the sides of the n smallest coils arranged. The configuration of FIG. 14 has an effect that an optimal combination of coils can be selected when the size of the receiving coil is determined at the place where it is placed.

図15はコイルの形状を四角ではなく六角にした場合を示す。六角ではなくさらに多角形にすることも可能である。多角形にした場合、全体の送電コイルが円形の場合に配置しやすい、さらに受電コイルが円形の場合、受電効率を向上させることができる効果がある。   FIG. 15 shows a case where the shape of the coil is not a square but a hexagon. It is also possible to use a polygon instead of a hexagon. In the case of the polygonal shape, it is easy to arrange when the entire power transmission coil is circular, and when the power reception coil is circular, the power reception efficiency can be improved.

図16は図1の出力切替調整部103の詳細な説明図である。図16において、出力切替調整部103は、最小コイル301、302、303、304用のそれぞれの出力部2000a、2000b、2000c、2000dを有しており、出力部は同一構成であるので出力部2000aで説明する。出力部2000aは抵抗2002、FET2003、電源2004、コイル2005、コンデンサ2006、コイル2007、コンデンサ2008で構成されるE級アンプと整合部2009で構成される。E級アンプはFET2003のゲートに磁界共鳴結合型無線給電の共振周波数であるクロック2010aの入力で共振周波数の電力増幅が可能である。このクロック2010aをアンドゲート2001により制御信号2011aでON、OFFさせることで出力部2000aの出力ON、OFFを制御できる。すなわち、制御信号2011a、2011b、2011c、2011dで出力の選択ができる。また、電源2004の調整で出力レベルの調整が、クロック2010a、2010b、2010c、2010dの位相の調整で出力位相の調整が可能である。   FIG. 16 is a detailed explanatory diagram of the output switching adjustment unit 103 of FIG. In FIG. 16, the output switching adjustment unit 103 has output units 2000a, 2000b, 2000c, and 2000d for the minimum coils 301, 302, 303, and 304. Since the output units have the same configuration, the output unit 2000a. I will explain it. The output unit 2000a includes a class E amplifier including a resistor 2002, an FET 2003, a power supply 2004, a coil 2005, a capacitor 2006, a coil 2007, and a capacitor 2008, and a matching unit 2009. The class E amplifier can amplify the power at the resonance frequency by inputting the clock 2010a which is the resonance frequency of the magnetic resonance coupling type wireless power feeding to the gate of the FET 2003. By turning on and off the clock 2010a with the control signal 2011a by the AND gate 2001, the output ON and OFF of the output unit 2000a can be controlled. That is, the output can be selected by the control signals 2011a, 2011b, 2011c, and 2011d. The output level can be adjusted by adjusting the power supply 2004, and the output phase can be adjusted by adjusting the phases of the clocks 2010a, 2010b, 2010c, and 2010d.

図16の構成によれば切り替えとアンプのFETを共用することができるので簡単で安価な出力切替調整ができ、また、整合部2009の微調整で整合部2009前段のE級アンプ部の性能ばらつきを吸収できる効果がある。   According to the configuration of FIG. 16, switching and the FET of the amplifier can be shared, so that simple and inexpensive output switching adjustment can be performed, and the fine adjustment of the matching unit 2009 allows performance variation of the class E amplifier unit preceding the matching unit 2009. There is an effect that can be absorbed.

図17は等価的に送電コイルのサイズを変えて最大受電効率とする制御フローを示す。図17は図1の非接触送電装置100、図2の非接触受電装置200、図3の送電コイル構成の場合を示している。図17において、
S2101:開始
S2102:最小コイル301、302、303、304、すなわち、図11に示した(a)、(b)、(c)、(d)、の一つで最適XY位置確認用の送電を行う。
S2114:非接触受電装置200が、そのとき送電している最小コイルにより起動するXY位置にいた場合、起動しレベル検出部205により受電レベルを検出する。
S2115:検出した受電レベルと非接触受電装置の識別情報、すなわち、図1の例では非接触受電装置200aか200bかを識別する信号を受電情報として制御部206で無線部207を制御し通信アンテナ208より送信する。
S2103:非接触受電装置200からの受電情報を確認する。または、そのとき送電している最小コイルにより起動するXY位置に非接触受電装置200がない場合は受信情報が来ないので、ある一定時間でタイムアウトし次の処理S2104に移る。
S2104:最小コイル301、302、303、304、すなわち、図11に示した(a)、(b)、(c)、(d)全てで確認したかどうか判断する。
S2105:全て確認が終わっていない場合、次の最小コイルを選択し、S2102に戻る。
S2106:全て確認が終わった場合、それぞれの最小コイルの位置での受電識別情報と受電レベル、または、タイムアウトを確認し、非接触受電装置200の識別情報ごとの受信レベルを比較し、受電レベルの大きい最小コイルの位置に識別情報の示す非接触受電装置200があると判断する。なお、一つの識別情報の非接触受電装置200に対して最小コイルが一つではなく複数の最小コイルが反応する可能性もある。例えば図1の例では非接触受電装置200bでは図11の(a)と(c)の位置で受信レベルを確認できたとする。このときはコイルの大きさを決定する次のコイル形状確認処理のときに優先的に受信レベルが確認できた最小コイルを選択することで処理時間を早くすることができる。
S2107:それぞれの非接触受電装置200のXY位置の最小コイルに対し、調整処理により等価的にコイル形状を可変して送電する。具体的には図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、また、図13(a)、(b)を順次行う。また、前述したように最小コイルを3個選ぶ構成を行ってもよい。
S2116:非接触受電装置200が、そのとき送電しているコイル形状で起動した場合、レベル検出部205により受電レベルを検出する。
S2117:検出した受電レベルと非接触受電装置の識別情報、すなわち、図1の例では非接触受電装置200aか200bかを識別する信号を受電情報として制御部206の制御で無線部207により通信アンテナ208より送信する。
S2108:非接触受電装置200からの受電情報を確認する。または、そのとき送電しているコイル形状で非接触受電装置が起動しない場合は受信情報が来ないので、ある一定時間でタイムアウトし次の処理S2109に移る。
S2109:前記した図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、また、図13(a)、(b)、また、前述したように最小コイルを3個選ぶ構成全て確認したかどうか判断する。
S2110:全て確認が終わっていない場合、次のコイル形状を選択し、S2107に戻る。
S2111:全て確認が終わった場合、それぞれのコイル形状での受電識別情報と受電レベル、または、タイムアウトを確認し、非接触受電装置200の識別情報ごとの受信レベルを比較し、受電レベルの大きいコイル形状が識別情報の示す非接触受電装置200があるZ位置に対して最適なコイル形状と判断する。
S2112:それぞれの非接触受電装置200のXYZ位置に最適なコイルによるコイル形状を設定する。
S2113:非接触送電装置100から送電を開始する。
S2118:非接触受電装置200は受電を開始する。
FIG. 17 shows a control flow in which the size of the power transmission coil is equivalently changed to achieve the maximum power receiving efficiency. FIG. 17 shows the case of the non-contact power transmission device 100 of FIG. 1, the non-contact power reception device 200 of FIG. 2, and the power transmission coil configuration of FIG. In FIG.
S2101: Start S2102: Minimum coils 301, 302, 303, 304, that is, one of (a), (b), (c), and (d) shown in FIG. Do.
S2114: When the non-contact power receiving apparatus 200 is in the XY position that is activated by the minimum coil that is transmitting at that time, it is activated and the level detection unit 205 detects the power reception level.
S2115: The detected power reception level and the contactless power receiving device identification information, that is, the signal identifying the contactless power receiving device 200a or 200b in the example of FIG. It is transmitted from 208.
S2103: Confirm the power receiving information from the non-contact power receiving apparatus 200. Alternatively, when there is no contactless power receiving device 200 at the XY position that is activated by the minimum coil that transmits power at that time, no reception information is received, and thus time-out occurs for a certain time and the process proceeds to the next processing S2104.
S2104: It is determined whether or not the minimum coils 301, 302, 303, and 304, ie, (a), (b), (c), and (d) shown in FIG.
S2105: When all the confirmations are not completed, the next minimum coil is selected, and the process returns to S2102.
S2106: When all the confirmations are completed, the power reception identification information and the power reception level or time-out at each minimum coil position are confirmed, and the reception level for each identification information of the non-contact power reception apparatus 200 is compared. It is determined that the non-contact power receiving apparatus 200 indicated by the identification information is present at the position of the large minimum coil. In addition, there is a possibility that a plurality of minimum coils may react to the non-contact power receiving apparatus 200 of one identification information instead of one minimum coil. For example, in the example of FIG. 1, it is assumed that the non-contact power receiving apparatus 200b can confirm the reception level at the positions (a) and (c) of FIG. In this case, the processing time can be shortened by selecting the minimum coil whose reception level can be preferentially confirmed during the next coil shape confirmation process for determining the size of the coil.
S2107: With respect to the minimum coil of the XY position of each non-contact power receiving apparatus 200, power is transmitted with the coil shape equivalently changed by the adjustment process. Specifically, FIGS. 12 (a), (b), (c), (d), (e) and FIGS. 13 (a), (b) are sequentially performed. Further, as described above, a configuration in which three minimum coils are selected may be performed.
S2116: When the non-contact power receiving apparatus 200 is activated with the shape of the coil that is transmitting at that time, the power receiving level is detected by the level detecting unit 205.
S2117: Identification information of the detected power reception level and the non-contact power receiving apparatus, that is, in the example of FIG. 1, a signal identifying the non-contact power receiving apparatus 200a or 200b is used as power reception information, and the wireless unit 207 performs communication antennas under the control of the control unit 206. It is transmitted from 208.
S2108: The power reception information from the non-contact power receiving apparatus 200 is confirmed. Alternatively, if the non-contact power receiving apparatus does not start with the shape of the coil that is transmitting at that time, the reception information does not come, so the time-out occurs for a certain time and the process proceeds to the next process S2109.
S2109: FIGS. 12 (a), (b), (c), (d), (e) and FIGS. 13 (a), (b), and three minimum coils as described above. Determine whether all configurations have been confirmed.
S2110: When all the confirmations are not completed, the next coil shape is selected, and the process returns to S2107.
S2111: When all the confirmations are completed, confirm the power reception identification information and the power reception level or timeout in each coil shape, compare the reception level for each identification information of the non-contact power reception device 200, and the coil having a high power reception level. The contactless power receiving device 200 whose shape is indicated by the identification information is determined to be the optimum coil shape for the Z position.
S2112: The coil shape by an optimal coil is set to the XYZ position of each non-contact power receiving apparatus 200.
S2113: Power transmission is started from the non-contact power transmission apparatus 100.
S2118: The non-contact power receiving apparatus 200 starts receiving power.

以上の処理により、非接触受電装置200は自分の存在するXYZ位置に対して最大受電効率で受電できる。   Through the above processing, the non-contact power receiving apparatus 200 can receive power at the maximum power receiving efficiency with respect to the XYZ position where the user is present.

図18(a)は最小コイルの数を増やした例であり、4×4の例を示している。さらに数を増やしてもよい。最小コイルの数が増えてくると図17の処理フローのS2102からS2106までのXY位置を確認するまでの時間が長くなる。この問題を解決するために、最小コイルを何個か組み合わせたセルをXY位置検出の一つの単位として用いる。図18(b)は、XY位置検出のための一つの単位として、調整処理を行った2×2の4個の最小コイルを基本セルとしたものを示している。   FIG. 18A shows an example in which the number of minimum coils is increased, and shows a 4 × 4 example. Further, the number may be increased. As the number of minimum coils increases, the time until the XY position from S2102 to S2106 in the processing flow of FIG. 17 is confirmed becomes longer. In order to solve this problem, a cell in which several minimum coils are combined is used as one unit for XY position detection. FIG. 18B shows an example in which four 2 × 2 minimum coils subjected to adjustment processing are used as basic cells as one unit for detecting the XY position.

基本セルを用いれば図18の例では、
[1,1][2,1][1,2][2,2]
[2,1][3,1][2,2][3,2]
[3,1][4,1][3,2][4,2]
[1,2][2,2][1,3][2,3]
[2,2][3,2][2,3][3,3]
[3,2][4,2][3,3][4,3]
[1,3][2,3][1,4][2,4]
[2,3][3,3][2,4][3,4]
[3,3][4,3][3,4][4,4]
の9通りでまずXY位置検出を行う。
If the basic cell is used, in the example of FIG.
[1,1] [2,1] [1,2] [2,2]
[2,1] [3,1] [2,2] [3,2]
[3, 1] [4, 1] [3, 2] [4, 2]
[1,2] [2,2] [1,3] [2,3]
[2,2] [3,2] [2,3] [3,3]
[3,2] [4,2] [3,3] [4,3]
[1,3] [2,3] [1,4] [2,4]
[2,3] [3,3] [2,4] [3,4]
[3, 3] [4, 3] [3,4] [4, 4]
First, XY position detection is performed in the nine ways.

図19に、図18(b)で示した基本セルを用いた場合のXY位置検出時間を短縮する制御フローを示す。図19において、
S2401:開始
S2402:基本セルで最適XY位置確認用の送電を行う。
S2413:非接触受電装置200がそのとき送電している基本セルにより起動するXY位置にいた場合起動しレベル検出部205により受電レベルを検出する。
S2414:検出した受電レベルと非接触受電装置の識別情報、すなわち、図1の例では非接触受電装置200aか200bかを識別する信号を受電情報として制御部206の制御で無線部207により通信アンテナ208より送信する。
S2403:非接触受電装置200からの受電情報を確認する。または、そのとき送電している最小コイルにより起動するXY位置に非接触受電装置200がない場合は受信情報が来ないので、ある一定時間でタイムアウトし次の処理S2404に移る。
S2404:前記した基本セルの組み合わせ全て確認したかどうか判断する。S2405:全て確認が終わっていない場合、次の基本セルを選択し、S2402に戻る。
S2406:全て確認が終わった場合、それぞれの基本セルの位置での受電識別情報と受電レベル、または、タイムアウトを確認し、非接触受電装置200の識別情報ごとの受信レベルを比較し、受電レベルの大きい基本セルの位置に識別情報の示す非接触受電装置200があると判断する。
S2407:それぞれの非接触受電装置200のXY位置の基本セルに対し、最小コイルを選択して送電する。図18(b)の例では4個の最小コイルがある。
S2415:非接触受電装置200がそのとき送電している最小コイルにより起動するXY位置にいた場合起動しレベル検出部205により受電レベルを検出する。
S2416:検出した受電レベルと非接触受電装置の識別情報、すなわち、図1の例では非接触受電装置200aか200bかを識別する信号を受電情報として制御部206の制御で無線部207により通信アンテナ208より送信する。
S2408:非接触受電装置200からの受電情報を確認する。または、そのとき送電している最小コイルにより起動するXY位置に非接触受電装置200がない場合は受信情報が来ないので、ある一定時間でタイムアウトし次の処理S2409に移る。
S2409:最小コイル全て確認したかどうか判断する。図18(b)の例では4個の最小コイルがある。
S2410:全て確認が終わっていない場合、次の最小コイルを選択し、S2407に戻る。
S2411:全て確認が終わった場合、それぞれの最小コイルの位置での受電識別情報と受電レベル、または、タイムアウトを確認し、非接触受電装置200の識別情報ごとの受信レベルを比較し、受電レベルの大きい最小コイルの位置に識別情報の示す非接触受電装置200があると判断する。なお、一つの識別情報の非接触受電装置200に対して最小コイルが一つではなく複数の最小コイルが反応する可能性もある。例えば図1の例では非接触受電装置200bでは図11の(a)と(c)の位置で受信レベルを確認できたとする。このときはコイルの大きさを決定する次の処理のときに優先的に受信レベルが確認できた最小コイルを選択することで処理時間を早くすることができる。
S2412:図17のS2107からS2111までの処理を行う。
FIG. 19 shows a control flow for shortening the XY position detection time when the basic cell shown in FIG. 18B is used. In FIG.
S2401: Start S2402: Power transmission for confirming the optimum XY position is performed in the basic cell.
S2413: When the non-contact power receiving apparatus 200 is in the XY position that is activated by the basic cell that is transmitting power at that time, the level detecting unit 205 detects the power reception level.
S2414: Detected power reception level and contactless power receiving device identification information, that is, in the example of FIG. 1, a signal identifying the contactless power receiving device 200a or 200b is used as power receiving information by the control unit 206 to control the communication antenna. It is transmitted from 208.
S2403: The power receiving information from the non-contact power receiving apparatus 200 is confirmed. Alternatively, when there is no contactless power receiving device 200 at the XY position that is activated by the minimum coil that transmits power at that time, no reception information is received, and therefore time-out occurs after a certain period of time, and the process proceeds to the next process S2404.
S2404: It is determined whether all the combinations of the basic cells described above have been confirmed. S2405: If all the confirmations are not completed, the next basic cell is selected, and the process returns to S2402.
S2406: When all the confirmations are completed, the power reception identification information and the power reception level or time-out at each basic cell position are confirmed, and the reception level for each identification information of the non-contact power reception apparatus 200 is compared. It is determined that the non-contact power receiving apparatus 200 indicated by the identification information exists at the position of the large basic cell.
S2407: The smallest coil is selected and transmitted to the basic cell at the XY position of each non-contact power receiving apparatus 200. In the example of FIG. 18B, there are four minimum coils.
S2415: When the non-contact power receiving apparatus 200 is in the XY position where the non-contact power receiving apparatus 200 is activated by the minimum coil that transmits power at that time, the level detecting unit 205 detects the power reception level.
S2416: Identification information of the detected power reception level and the non-contact power receiving apparatus, that is, in the example of FIG. 1, a signal for identifying the non-contact power receiving apparatus 200a or 200b is used as power reception information by the control unit 206 to control the communication antenna. It is transmitted from 208.
S2408: The power receiving information from the non-contact power receiving apparatus 200 is confirmed. Alternatively, if the non-contact power receiving apparatus 200 is not in the XY position that is activated by the minimum coil that transmits power at that time, no reception information is received, and thus time-out occurs for a certain time and the process proceeds to the next step S2409.
S2409: It is determined whether all the minimum coils have been confirmed. In the example of FIG. 18B, there are four minimum coils.
S2410: If all the confirmations have not been completed, select the next minimum coil, and return to S2407.
S2411: When all the confirmations are completed, the power reception identification information and the power reception level or time-out at each minimum coil position are confirmed, the reception levels for each identification information of the non-contact power reception device 200 are compared, and the power reception level It is determined that the non-contact power receiving apparatus 200 indicated by the identification information is present at the position of the large minimum coil. In addition, there is a possibility that a plurality of minimum coils may react to the non-contact power receiving apparatus 200 of one identification information instead of one minimum coil. For example, in the example of FIG. 1, it is assumed that the non-contact power receiving apparatus 200b can confirm the reception level at the positions (a) and (c) of FIG. In this case, the processing time can be shortened by selecting the minimum coil whose reception level can be preferentially confirmed in the next processing for determining the size of the coil.
S2412: The processes from S2107 to S2111 in FIG. 17 are performed.

以下、図17と同じである。   Hereinafter, it is the same as FIG.

図19の制御フローでは最小コイルの数が増えた場合でもXY位置検出時間を短縮できる効果がある。   The control flow of FIG. 19 has an effect that the XY position detection time can be shortened even when the number of minimum coils increases.

図20は本実施例における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。   FIG. 20 is a configuration block diagram of the non-contact power transmission device of the wireless power feeding system in the present embodiment.

図1と異なるのは非接触受電装置200のXY位置を検出する位置センサを有しており(図示せず)、これからXY位置検出部2501で非接触受電装置200のXY位置を検出し、そのXY位置を制御部102に出力する機能を設けたものである。   1 differs from FIG. 1 in that it has a position sensor (not shown) for detecting the XY position of the non-contact power receiving apparatus 200, and from this, the XY position detector 2501 detects the XY position of the non-contact power receiving apparatus 200, A function of outputting the XY position to the control unit 102 is provided.

図20の場合の制御フローを図21に示す。図19と同じ機能については同じ符号を付し、その説明は省略する。図21において、
S2601:開始
S2602:非接触受電装置200のXY位置をXY位置検出部2501からの情報で確認。
以下、図19と同じである。
FIG. 21 shows a control flow in the case of FIG. The same functions as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG.
S2601: Start S2602: The XY position of the non-contact power receiving apparatus 200 is confirmed by information from the XY position detection unit 2501.
Hereinafter, it is the same as FIG.

本実施例によれば、制御フローが簡単になる効果がある。   According to the present embodiment, there is an effect that the control flow is simplified.

図22は本実施例における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図、図23は本実施例における非接触受電装置の構成ブロック図である。   FIG. 22 is a configuration block diagram of a non-contact power transmission device of the wireless power feeding system in the present embodiment, and FIG. 23 is a configuration block diagram of the non-contact power reception device in the present embodiment.

図1、図2と異なる点は、非接触受電装置200のレベル検出部205で検出された受電レベル情報を伝送するのに負荷変調部2801を使用し、非接触送電装置100は検波部2701で受電レベル情報を受取ることである。   The difference from FIGS. 1 and 2 is that the load modulation unit 2801 is used to transmit the power reception level information detected by the level detection unit 205 of the non-contact power reception device 200, and the non-contact power transmission device 100 is a detection unit 2701. Receiving power reception level information.

図24に負荷変調部2801の回路の一例を示す。図24において、受電コイル201とコンデンサ2901を介してFET2902のドレインに接続し、FET2902のソースをグランドと接続する。FET2902のゲートを制御部206で制御しFET2902を受信レベル情報によりON/OFFする。これにより、受電側の負荷が変化して整合が崩れ、送電電力の反射が起こる。この反射を非接触送電装置100の送電コイル101を介し検波部2701が検出する。   FIG. 24 shows an example of a circuit of the load modulation unit 2801. In FIG. 24, the power receiving coil 201 and the capacitor 2901 are connected to the drain of the FET 2902, and the source of the FET 2902 is connected to the ground. The gate of the FET 2902 is controlled by the control unit 206, and the FET 2902 is turned ON / OFF according to the reception level information. As a result, the load on the power receiving side is changed, the matching is lost, and transmission power is reflected. The detection unit 2701 detects this reflection via the power transmission coil 101 of the non-contact power transmission apparatus 100.

図25に検波部2701の詳細なブロック図を示す。図16と同一符号は同一機能を示す。図25において、出力部2000aと最小コイル301、出力部2000bと最小コイル302、出力部2000cと最小コイル303、出力部2000dと最小コイル304の接続部分にそれぞれ検波回路3001a、3001b、3001c、3001dを設け、それぞれの検波出力を制御部102に出力する。   FIG. 25 shows a detailed block diagram of the detection unit 2701. The same reference numerals as those in FIG. 16 indicate the same functions. In FIG. 25, detection circuits 3001a, 3001b, 3001c, and 3001d are connected to connecting portions of the output unit 2000a and the minimum coil 301, the output unit 2000b and the minimum coil 302, the output unit 2000c and the minimum coil 303, and the output unit 2000d and the minimum coil 304, respectively. Provided, and outputs the respective detection outputs to the control unit 102.

図26は検波回路3001の回路の一例を示す。図26において、コンデンサ3101、3104、ダイオード3102、3103、抵抗3105でいわゆる倍電圧検波回路を構成する。これにより、負荷変調により生じた反射による送電電力の乱れを検出することができる。   FIG. 26 shows an example of the circuit of the detection circuit 3001. In FIG. 26, capacitors 3101 and 3104, diodes 3102 and 3103, and a resistor 3105 constitute a so-called voltage doubler detection circuit. As a result, it is possible to detect transmission power disturbance due to reflection caused by load modulation.

図22の非接触送電装置100、図23の非接触受電装置200の制御フローは図17、図19と同じである。検波回路3001の検波出力はそのとき選択している最小コイルに接続されているものを用い、調整処理で複数選択されているときはその複数の最小コイルに接続されている検波出力をアナログ加算して検波出力とする。   The control flow of the non-contact power transmission apparatus 100 in FIG. 22 and the non-contact power reception apparatus 200 in FIG. 23 is the same as that in FIGS. The detection output of the detection circuit 3001 is the one connected to the minimum coil selected at that time. When a plurality of detection outputs are selected in the adjustment process, the detection outputs connected to the plurality of minimum coils are analog-added. Detection output.

なお、複数の非接触受電装置200があった場合でもそのそれぞれに対応した調整処理された最小コイルの組み合わせが選択されるので、それぞれにおいて負荷変調の反射を検出することが可能である。   Even when there are a plurality of non-contact power receiving apparatuses 200, the combination of the minimum coils subjected to the adjustment processing corresponding to each of them is selected, so that it is possible to detect reflection of load modulation in each.

本実施例によれば、無線部105、207、通信アンテナ104、208が必要ないので図1、図2の実施例1よりも安価とすることができる効果がある。   According to the present embodiment, since the wireless units 105 and 207 and the communication antennas 104 and 208 are not necessary, there is an effect that the cost can be reduced as compared with the first embodiment shown in FIGS.

図27は図22の非接触送電装置と組み合わせて使う本実施例における非接触受電装置の構成ブロック図である。図23と異なるところはレベル検出部205を削除し、受電レベルを非接触送電装置100に負荷変調で送信するのではなく、制御部3201で発生させるユニークワード、例えば"10100110"など"0"と"1"が反転したときに極性が判断できるようにしたもの、等を発生し、これを負荷変調部2801で負荷変調する点である。   FIG. 27 is a block diagram showing the configuration of the non-contact power receiving apparatus according to the present embodiment used in combination with the non-contact power transmitting apparatus of FIG. The difference from FIG. 23 is that the level detection unit 205 is deleted and the received power level is not transmitted to the non-contact power transmission apparatus 100 by load modulation, but a unique word generated by the control unit 3201, for example, “0” such as “10100110” In other words, the polarity can be determined when “1” is inverted, and the like is generated, and the load modulation unit 2801 performs load modulation.

図22の非接触送電装置100は検波部2701の検波出力を見てその極性や検波出力レベルを制御部102で確認する。検波出力レベルが最大のとき、図6(b)に示した臨界結合であることがわかり、負荷変調の掛り具合をみて位置を特定することが可能となる。   The non-contact power transmission apparatus 100 in FIG. 22 checks the detection output of the detection unit 2701 and confirms the polarity and detection output level with the control unit 102. When the detection output level is the maximum, it can be seen that the critical coupling shown in FIG. 6B is obtained, and the position can be specified by checking the degree of load modulation.

図28は図22の非接触送電装置100と図27の非接触受電装置200を用いたときの処理フローである。図17と同一符号は同一処理である。   FIG. 28 is a processing flow when the non-contact power transmitting apparatus 100 of FIG. 22 and the non-contact power receiving apparatus 200 of FIG. 27 are used. The same reference numerals as those in FIG. 17 denote the same processes.

図28において、図17と異なる点は、ステップS2115やステップS2117で受電情報として送信するのが受電識別信号と受電レベルではなく受電識別信号とユニークワードになることである。これに対応して、ステップS3301やステップS3302で検波部2701の検波出力の検波出力レベルや検波出力極性をみてXY位置やコイル形状を判断することである。   28 differs from FIG. 17 in that what is transmitted as power reception information in step S2115 or step S2117 is not a power reception identification signal and a power reception level but a power reception identification signal and a unique word. Correspondingly, in step S3301 or step S3302, the XY position and the coil shape are determined based on the detection output level and detection output polarity of the detection output of the detection unit 2701.

なお、図19の制御フローにも適用できることは明らかである。   It is obvious that the present invention can also be applied to the control flow of FIG.

本実施例によれば、無線部105、207、通信アンテナ104、208に加えレベル検出部205が必要ないので、図1、図2の実施例1、図23の実施例3よりも安価とすることができる効果がある。   According to the present embodiment, the level detection unit 205 is not necessary in addition to the radio units 105 and 207 and the communication antennas 104 and 208, so that the cost is lower than that of the first embodiment in FIGS. 1 and 2 and the third embodiment in FIG. There is an effect that can.


図29は本実施例における無線給電システムの非接触送電装置の構成ブロック図である。図1と異なる点は、調整処理のできる送電コイルを箱状の非接触送電装置100のXY平面(送電コイル101)だけではなくYZ平面(送電コイル3401)やZX平面(送電コイル3402)にも設け、それぞれに対しXY平面の出力切替調整部103、YZ平面の出力切替調整部3403、ZX平面の出力切替調整部3404を設けたことである。XY平面の出力切替調整部103、YZ平面の出力切替調整部3403、ZX平面の出力切替調整部3404は同一構成である。

FIG. 29 is a configuration block diagram of a non-contact power transmission device of the wireless power feeding system in the present embodiment. The difference from FIG. 1 is that the power transmission coil that can be adjusted is not limited to the XY plane (power transmission coil 101) of the box-shaped non-contact power transmission apparatus 100 but also the YZ plane (power transmission coil 3401) and ZX plane (power transmission coil 3402). And an output switching adjustment unit 103 on the XY plane, an output switching adjustment unit 3403 on the YZ plane, and an output switching adjustment unit 3404 on the ZX plane. The output switching adjustment unit 103 on the XY plane, the output switching adjustment unit 3403 on the YZ plane, and the output switching adjustment unit 3404 on the ZX plane have the same configuration.

図29の非接触送電装置100の制御フローを図30に示す。図30において、
S3501:開始
S3502:XY平面で、それぞれの非接触受電装置200のXYZ位置に最適なXY平面上コイルによるコイル形状を設定する。図17または図19の制御フローを用いる。
S3503:YZ面で、それぞれの非接触受電装置200のXYZ位置に最適なXY平面上コイルによるコイル形状を設定する。図17または図19の制御フローを用いる。
S3504:YZ面で、それぞれの非接触受電装置200のXYZ位置に最適なXY平面上コイルによるコイル形状を設定する。図17または図19の制御フローを用いる。
FIG. 30 shows a control flow of the non-contact power transmission apparatus 100 of FIG. In FIG.
S3501: Start S3502: On the XY plane, the coil shape by the coil on the XY plane that is optimal for the XYZ position of each non-contact power receiving apparatus 200 is set. The control flow of FIG. 17 or FIG. 19 is used.
S3503: On the YZ plane, the coil shape by the coil on the XY plane that is optimal for the XYZ position of each non-contact power receiving apparatus 200 is set. The control flow of FIG. 17 or FIG. 19 is used.
S3504: On the YZ plane, the coil shape by the coil on the XY plane that is optimal for the XYZ position of each non-contact power receiving apparatus 200 is set. The control flow of FIG. 17 or FIG. 19 is used.

なお、XY平面処理、YZ平面処理、ZX平面処理の順番はどの面から行ってもよい。
S3505:コイル形状を設定したXY平面上コイル、コイル形状を設定したYZ平面上コイル、コイル形状を設定したZX平面上コイルの出力レベル、位相を変化させて、受電部受電レベルが最大となる値に設定する。
The order of the XY plane process, the YZ plane process, and the ZX plane process may be performed from any surface.
S3505: Value that maximizes the power reception unit power reception level by changing the output level and phase of the coil on the XY plane, the coil shape on the YZ plane, and the coil shape on the ZX plane. Set to.

図16で示したように電源2004により出力レベルを、クロック2010a、2010b、2010c、2010dの位相を変えることで送電出力の位相を変化させることができる。   As shown in FIG. 16, the phase of the power transmission output can be changed by changing the output level of the power supply 2004 and the phases of the clocks 2010a, 2010b, 2010c, and 2010d.

本実施例によれば、XY平面、YZ平面、ZX平面からの送電電力をベクトル加算することができるので、非接触受電装置200の受電コイルがどのような向きであっても最大受電効率で受電できる効果がある。   According to the present embodiment, vector transmission can be added to the transmission power from the XY plane, the YZ plane, and the ZX plane, so that the power can be received with the maximum power reception efficiency regardless of the orientation of the power reception coil of the non-contact power reception device 200. There is an effect that can be done.

図31は本実施例における無線給電システムの非接触送電装置を建物の中などの空間3600に使用した例である。このときは、XY平面、YZ平面、ZX平面とも両面使い、XY平面上送電コイル101、3601、YZ平面上送電コイル3401、3602、ZX平面上送電コイル3402、3603を用いる。   FIG. 31 shows an example in which the non-contact power transmission device of the wireless power feeding system in this embodiment is used in a space 3600 such as in a building. At this time, the XY plane, the YZ plane, and the ZX plane are used on both sides, and the XY plane power transmission coils 101 and 3601, the YZ plane power transmission coils 3401 and 3602, and the ZX plane power transmission coils 3402 and 3603 are used.

制御フローは基本的に図30と同じであるが、両面ある平面のどちらを使用するか、または両面使用してベクトル合成するかの処理が加わる。   The control flow is basically the same as that in FIG. 30, but the process of whether to use one of the two-sided planes or vector synthesis using both sides is added.

本実施例によれば、XY平面、YZ平面、ZX平面の両面を使用するので広い空間に対しても対応できる効果がある。また、広い空間であっても使用するのは最小コイルであるので銅損を低く感度の高いコイル設計とすることができ、また、送電の共振周波数設計も最小コイルの設計のみで行うことができ、高感度で送電周波数の設定の許容度の高いコイル設計とできる効果がある。   According to the present embodiment, since both the XY plane, the YZ plane, and the ZX plane are used, there is an effect that it can cope with a wide space. Also, even in a wide space, the smallest coil is used, so the coil design can be made with low copper loss and high sensitivity, and the resonant frequency design for power transmission can be performed only by designing the smallest coil. The coil design is highly sensitive and has a high tolerance for setting the transmission frequency.

図33は調整処理のコイルを非接触受電装置側で使用した実施例の構成ブロック図、図32は図33の非接触受電装置に送電する非接触送電装置の構成ブロック図である。   FIG. 33 is a configuration block diagram of an embodiment in which a coil for adjustment processing is used on the non-contact power reception device side, and FIG. 32 is a configuration block diagram of the non-contact power transmission device that transmits power to the non-contact power reception device in FIG.

図32において、非接触送電装置3700は、置き台3702に送電コイル3701が組み込まれ、出力部3703を用いて送電される。   In FIG. 32, the non-contact power transmission apparatus 3700 has a power transmission coil 3701 incorporated in a cradle 3702 and power is transmitted using an output unit 3703.

図33において、非接触受電装置3800は、例えば図3の構成の調整処理可能な受電コイル3801を用いて受電し、整合部3804でそれぞれの最小コイルの整合をとり、整流部3802で整流して直流とし、コンバータ3803で直流を安定化してバッテリ204に充電する。レベル検出部3805は整流部3802の出力から受電レベルを検出し制御部3806に受信レベル情報を出力し、制御部3806は受信レベル情報を用いて整合部3804の整合を調整する。無線部207、通信アンテナ208からは非接触受電装置3800の識別情報を送信する。   In FIG. 33, the non-contact power receiving device 3800 receives power using, for example, the power receiving coil 3801 that can be adjusted in the configuration of FIG. 3, matches each minimum coil with the matching unit 3804, and rectifies with the rectifying unit 3802. The direct current is stabilized by the converter 3803 and the battery 204 is charged. The level detection unit 3805 detects the power reception level from the output of the rectification unit 3802 and outputs reception level information to the control unit 3806. The control unit 3806 adjusts the matching of the matching unit 3804 using the reception level information. Identification information of the non-contact power receiving device 3800 is transmitted from the wireless unit 207 and the communication antenna 208.

図34に整合部3804、整流部3802の詳細構成を示す。図34において、整合部3804、整流部3802は、それぞれ最小コイル301、302、303、304と接続される整合回路3918a、3918b、3918c、3918d、および、整流回路3919a、3919b、3919c、3919dで構成される。整合回路3918a、3918b、3918c、3918dは同一回路、整流回路3919a、3919b、3919c、3919dは同一回路であり、整合回路3918aと整流回路3919aで内部説明する。   FIG. 34 shows a detailed configuration of the matching unit 3804 and the rectifying unit 3802. In FIG. 34, a matching unit 3804 and a rectifying unit 3802 are configured by matching circuits 3918a, 3918b, 3918c, 3918d and rectifying circuits 3919a, 3919b, 3919c, 3919d connected to the minimum coils 301, 302, 303, 304, respectively. Is done. The matching circuits 3918a, 3918b, 3918c, and 3918d are the same circuit, and the rectifier circuits 3919a, 3919b, 3919c, and 3919d are the same circuit. The matching circuit 3918a and the rectifier circuit 3919a will be described internally.

整合回路3918aは、インダクタ3905、3906、コンデンサ3907、3908で構成されるいわゆるπ型整合回路と、その前段に最小コイル301の一方とコンデンサ3901を介してFET3902のドレインに接続し、FET3902のソースをグランドと接続し、また最小コイル301の他方とコンデンサ3903を介してFET3904のドレインに接続し、FET3904のソースをグランドと接続する。FET3902、3904のゲートを制御部3806で制御し、FET3902、3904をON/OFFする。これにより最小コイル301を選択するときにはFET3902、3904をOFFし選択しないときにはFET3902、3904をONして整合状態からずらす。インダクタ3905、3906、コンデンサ3907、3908で構成されるπ型整合回路の定数を各整合回路3918a、3918b、3918c、3918dで調整しておき、素子ばらつきなどを吸収して最小コイル301、302、303、304の電流を調整処理となるよう調整する。また、FET3902、3904を可変抵抗的に使用し、電流を微調整してもよい。   The matching circuit 3918a is a so-called π-type matching circuit composed of inductors 3905 and 3906, and capacitors 3907 and 3908. The matching circuit 3918a is connected to the drain of the FET 3902 via one of the minimum coils 301 and the capacitor 3901 at the preceding stage. The other end of the minimum coil 301 and the drain of the FET 3904 are connected via the capacitor 3903, and the source of the FET 3904 is connected to the ground. The gates of the FETs 3902 and 3904 are controlled by the control unit 3806, and the FETs 3902 and 3904 are turned ON / OFF. Thus, when the minimum coil 301 is selected, the FETs 3902 and 3904 are turned off, and when not selected, the FETs 3902 and 3904 are turned on to shift from the matching state. The constants of the π-type matching circuit composed of the inductors 3905 and 3906 and the capacitors 3907 and 3908 are adjusted by the matching circuits 3918a, 3918b, 3918c, and 3918d to absorb the element variation and the like, and the minimum coils 301, 302, and 303 are absorbed. , 304 are adjusted so as to be adjusted. Further, the FETs 3902 and 3904 may be used in a variable resistance manner to finely adjust the current.

整流回路3919aは、ダイオード3909、3910、3911、3912で全波整流回路を組み整流して、コンデンサ3913で平滑して直流とする。整流回路3919a、3919b、3919c、3919dの受電レベルをダイオード3914、3915、3916、3917で分離し、レベル検出部3805でそれぞれの受電レベルを検出し、制御部3806に出力する。ダイオード3914、3915、3916、3917の出力は合成されコンバータ3803で直流を安定化してバッテリ204に充電する。   The rectifier circuit 3919a rectifies a full-wave rectifier circuit composed of diodes 3909, 3910, 3911, and 3912, and smoothes it with a capacitor 3913 to obtain a direct current. The power reception levels of the rectifier circuits 3919a, 3919b, 3919c, and 3919d are separated by the diodes 3914, 3915, 3916, and 3917, and the respective power reception levels are detected by the level detection unit 3805 and output to the control unit 3806. The outputs of the diodes 3914, 3915, 3916, and 3917 are combined and stabilized by the converter 3803 to charge the battery 204.

図35に図32の非接触送電装置3700、図33の非接触受電装置3800の制御フローを示す。図35において、
S4001:開始
S4002:初期送電を行う。
S4005:最小コイル301、302、303、304の一つで最適XY位置確認用の受電を行い起動する。
S4006:非接触受電装置3800の受電コイル3801がそのとき受電している最小コイルの受電レベルをレベル検出部3805により検出する。
S4007:最小コイル301、302、303、304全て確認したかどうか判断する。図11に示した(a)、(b)、(c)、(d)である。
S4008:全て確認が終わっていない場合、次の最小コイルを選択し、S4005に戻る。
S4009:全て確認が終わった場合、それぞれの最小コイルの位置での受電レベルを確認する。受電レベルの大きい最小コイルの位置に非接触送電装置3700の送電コイル3701があると判断する。最小コイルが一つではなく複数の最小コイルの受電レベルが大きい可能性もある。このときはコイルの大きさを決定する次のコイル形状確認処理のときに優先的に受信レベルが確認できた最小コイルを選択することで処理時間を早くすることができる。
S4010:非接触送電装置3700の送電コイル3701のXY位置の最小コイルに対し、調整処理により等価的にコイル形状を可変して受電する。具体的には図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、また、図13(a)、(b)を順次行う。また、前述したように最小コイルを3個選ぶ構成を行ってもよい。
S4011:レベル検出部3805により受電レベルを検出する。
S4012:前記した図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、また、図13(a)、(b)、また、前述したように最小コイルを3個選ぶ構成全て確認したかどうか判断する。
S4013:全て確認が終わっていない場合、次のコイル形状を選択し、S4010に戻る。
S4014:全て確認が終わった場合、それぞれのコイル形状での受電レベルを比較し、受電レベルの大きいコイル形状が非接触送電装置3700の送電コイル3701があるZ位置に対して最適なコイル形状と判断する。
S4015:非接触送電装置3700のXYZ位置に最適なコイルによるコイル形状を設定する。
S4016:非接触受電装置3800の識別情報を受電情報として制御部3806で無線部207を制御し通信アンテナ208より送信する。
S4003:非接触受電装置3800からの受電情報を確認する。
S4004:非接触送電装置3700から送電を開始する。
S4017:非接触受電装置3800は受電を開始する。
FIG. 35 shows a control flow of the non-contact power transmission device 3700 of FIG. 32 and the non-contact power reception device 3800 of FIG. In FIG.
S4001: Start S4002: Perform initial power transmission.
S4005: One of the minimum coils 301, 302, 303, 304 receives power for confirming the optimum XY position and starts.
S4006: The level detection unit 3805 detects the power receiving level of the minimum coil that the power receiving coil 3801 of the non-contact power receiving device 3800 is receiving at that time.
S4007: It is determined whether all the minimum coils 301, 302, 303, and 304 have been confirmed. (A), (b), (c), and (d) shown in FIG.
S4008: If all the confirmations have not been completed, select the next minimum coil, and return to S4005.
S4009: When all the confirmations are completed, the power reception level at the position of each minimum coil is confirmed. It is determined that the power transmission coil 3701 of the non-contact power transmission device 3700 is at the position of the minimum coil having a large power reception level. There is a possibility that the power reception level of a plurality of minimum coils is large instead of one minimum coil. In this case, the processing time can be shortened by selecting the minimum coil whose reception level can be preferentially confirmed during the next coil shape confirmation process for determining the size of the coil.
S4010: With respect to the minimum coil at the XY position of the power transmission coil 3701 of the non-contact power transmission device 3700, the coil shape is equivalently changed by the adjustment process to receive power. Specifically, FIGS. 12 (a), (b), (c), (d), (e) and FIGS. 13 (a), (b) are sequentially performed. Further, as described above, a configuration in which three minimum coils are selected may be performed.
S4011: The level detection unit 3805 detects the power reception level.
S4012: FIG. 12 (a), (b), (c), (d), (e), FIG. 13 (a), (b), and three minimum coils as described above. Determine whether all configurations have been confirmed.
S4013: If all the checks have not been completed, select the next coil shape and return to S4010.
S4014: When all the confirmations are completed, the power reception levels in the respective coil shapes are compared, and the coil shape having a high power reception level is determined to be the optimum coil shape for the Z position where the power transmission coil 3701 of the non-contact power transmission device 3700 is located. To do.
S4015: The coil shape by the optimal coil is set to the XYZ position of the non-contact power transmission apparatus 3700.
S4016: The wireless unit 207 is controlled by the control unit 3806 using the identification information of the non-contact power receiving apparatus 3800 as power reception information, and is transmitted from the communication antenna 208.
S4003: The power receiving information from the non-contact power receiving device 3800 is confirmed.
S4004: Power transmission is started from the non-contact power transmission device 3700.
S4017: Non-contact power receiving apparatus 3800 starts receiving power.

以上の処理により、非接触受電装置3800は非接触送電装置3700の送電コイル3701が存在するXYZ位置に対して最大受電効率で受電できる。   Through the above processing, the non-contact power receiving device 3800 can receive power at the maximum power receiving efficiency with respect to the XYZ position where the power transmission coil 3701 of the non-contact power transmitting device 3700 is present.

図36は本実施例における無線給電システムの非接触受電装置3800を電気自動車4100の無線給電に使用した例である。   FIG. 36 shows an example in which the non-contact power receiving device 3800 of the wireless power feeding system in this embodiment is used for wireless power feeding of the electric vehicle 4100.

非接触受電装置3800の受電コイル3801を電気自動車4100の底面の広い領域に配置する。電気自動車4100の車高は車種によって異なるため、電気自動車の底面の受電コイル3801と非接触送電装置3700の送電アンテナ3701の距離は一定ではない。   The power receiving coil 3801 of the non-contact power receiving device 3800 is arranged in a wide area on the bottom surface of the electric vehicle 4100. Since the vehicle height of the electric vehicle 4100 differs depending on the vehicle type, the distance between the power receiving coil 3801 on the bottom surface of the electric vehicle and the power transmission antenna 3701 of the non-contact power transmission device 3700 is not constant.

電気自動車4100に非接触受電装置3800を適用することで、電気自動車4100の停止位置によるXY平面状のずれだけではなくZ軸方向への車高の差があった場合でも最高受電効率で受電できる効果がある。   By applying the non-contact power receiving device 3800 to the electric vehicle 4100, it is possible to receive power with the highest power receiving efficiency even when there is a difference in the vehicle height in the Z-axis direction as well as the XY plane displacement due to the stop position of the electric vehicle 4100. effective.

100…非接触送電装置、101…送電コイル、102…制御部、103…出力切替調整部、104…通信アンテナ、105…無線部、200…非接触受電装置、201…受電コイル、202…整流部、203…コンバータ、204…バッテリ、205…レベル検出部、206…制御部、207…無線部、208…通信アンテナ、301、302、303、304…最小コイル、2000a、2000b、2000c、2000d…出力部、2501…XY位置検出部、2701…検波部、2801…負荷変調部、3001a、3001b、3001c、3001d…検波回路、3201…制御部、3401、3402…送電コイル、3403、3404…出力切替調整部、3600…空間、3700…非接触送電装置、3701…送電コイル、3702…置き台、3703…出力部、3800…非接触受電装置、3801…受電コイル、3802…整流部、3803…コンバータ、3804…整合部、3805…レベル検出部、3806…制御部、3918a、3918b、3918c、3918d…整合回路、3919a、3919b、3919c、3919d…整流回路、4100…電気自動車   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Non-contact power transmission apparatus, 101 ... Power transmission coil, 102 ... Control part, 103 ... Output switching adjustment part, 104 ... Communication antenna, 105 ... Radio | wireless part, 200 ... Non-contact power reception apparatus, 201 ... Power reception coil, 202 ... Rectification part , 203 ... converter, 204 ... battery, 205 ... level detection unit, 206 ... control unit, 207 ... radio unit, 208 ... communication antenna, 301, 302, 303, 304 ... minimum coil, 2000a, 2000b, 2000c, 2000d ... output 2501, XY position detection unit, 2701 ... detection unit, 2801 ... load modulation unit, 3001a, 3001b, 3001c, 3001d ... detection circuit, 3201 ... control unit, 3401, 3402 ... power transmission coil, 3403, 3404 ... output switching adjustment Part, 3600 ... space, 3700 ... non-contact power transmission device, 3701 ... power transmission carp 3702 ... Stand, 3703 ... Output unit, 3800 ... Non-contact power receiving device, 3801 ... Receiving coil, 3802 ... Rectifying unit, 3803 ... Converter, 3804 ... Alignment unit, 3805 ... Level detection unit, 3806 ... Control unit, 3918a, 3918b, 3918c, 3918d ... matching circuit, 3919a, 3919b, 3919c, 3919d ... rectifier circuit, 4100 ... electric vehicle

Claims (8)

同一平面上に少なくとも2つの送電コイルを有し、該送電コイルから受電コイルを介して非接触受電装置に給電する非接触送電装置であって、
第1の送電コイルと、
前記第1の送電コイルと隣接し対向する辺を持つ第2の送電コイルと、
前記第1の送電コイルと前記第2の送電コイルのそれぞれに流す電流を独立に調整する出力調整部と、
前記第1の送電コイルと前記第2の送電コイルのそれぞれの隣接し対向する辺が発生する磁界を打ち消す、または、前記それぞれの隣接し対向する辺が発生する磁界による受電コイル内の起電力によって生じる電流が互いにキャンセルする調整処理を行うように前記出力調整部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする非接触送電装置。
A non-contact power transmission device that has at least two power transmission coils on the same plane and feeds power from the power transmission coil to the non-contact power reception device via the power reception coil,
A first power transmission coil;
A second power transmission coil having a side adjacent to and opposed to the first power transmission coil;
An output adjustment unit that independently adjusts the current flowing through each of the first power transmission coil and the second power transmission coil;
By canceling the magnetic field generated by the adjacent and opposite sides of each of the first power transmission coil and the second power transmission coil, or by the electromotive force in the receiving coil caused by the magnetic field generated by each of the adjacent and opposite sides A control unit that controls the output adjustment unit so as to perform an adjustment process in which the generated currents cancel each other;
A non-contact power transmission device comprising:
前記第1の送電コイルと前記第2の送電コイルを同一形状多角形とし、
前記調整処理は、前記第1の送電コイルと前記第2の送電コイルのそれぞれに流す電流を同一位相、同一の大きさとすることを特徴とする請求項1に記載の非接触送電装置。
The first power transmission coil and the second power transmission coil have the same polygon shape,
2. The contactless power transmission device according to claim 1, wherein in the adjustment process, the currents flowing through the first power transmission coil and the second power transmission coil are set to have the same phase and the same magnitude.
前記非接触受電装置から受電電力量情報を入手する情報入手部を有し、
前記第1の送電コイルのみに電流を流し該第1の送電コイルの出力に切り替える第1の状態と、前記第2の送電コイルのみ電流を流し該第2の送電コイルの出力に切り替える第2の状態とを有し、
前記制御部は、前記第1の状態と前記第2の状態での前記情報入手部から入手した前記受電電力量情報から、前記受電コイルの前記同一平面上の位置関係を求めることを特徴とする請求項1または2に記載の非接触送電装置。
Having an information obtaining unit for obtaining received power amount information from the non-contact power receiving device;
A first state in which a current is supplied only to the first power transmission coil and switched to the output of the first power transmission coil, and a second state in which a current is supplied only to the second power transmission coil and switched to the output of the second power transmission coil. State and
The control unit obtains a positional relationship of the power receiving coil on the same plane from the received power amount information obtained from the information obtaining unit in the first state and the second state. The non-contact power transmission device according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記受電コイルの前記同一平面上の位置関係から、前記第1の送電コイルのみの出力、前記第2の送電コイルのみの出力、または前記調整処理を行なった前記第1の送電コイルと前記第2の送電コイルの出力の何れかを選択することを特徴とする請求項3に記載の非接触送電装置。   The control unit is configured to output the first power transmission coil only, the second power transmission coil only, or the first power transmission in which the adjustment process is performed based on the positional relationship of the power reception coil on the same plane. The contactless power transmission device according to claim 3, wherein one of an output of the coil and the second power transmission coil is selected. 送電コイルを有する非接触送電装置から給電され、同一平面上に少なくとも2つの受電コイルを有する非接触受電装置であって、
第1の受電コイルと、
前記第1の受電コイルと隣接し前記第1の受電コイルと対向する辺を持つ第2の受電コイルと、
前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルのそれぞれに流れる電流を独立に調整する調整部と、
前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルのそれぞれの隣接し対向する辺が発生する磁界を打ち消す、または、前記それぞれの隣接し対向する辺に生じる電流が互いにキャンセルする調整処理を行うように前記調整部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする非接触受電装置。
A non-contact power receiving device that is fed from a non-contact power transmitting device having a power transmitting coil and has at least two power receiving coils on the same plane,
A first power receiving coil;
A second power receiving coil having a side adjacent to the first power receiving coil and facing the first power receiving coil;
An adjustment unit that independently adjusts the current flowing in each of the first power receiving coil and the second power receiving coil;
An adjustment process is performed in which the magnetic fields generated by the adjacent opposing sides of the first power receiving coil and the second power receiving coil are canceled, or the currents generated in the adjacent adjacent sides are canceled each other. A control unit for controlling the adjustment unit;
A non-contact power receiving device comprising:
前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルを同一形状多角形とし、
前記調整処理は、前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルのそれぞれに流す電流を同一位相、同一の大きさとすることを特徴とする請求項5に記載の非接触受電装置。
The first power receiving coil and the second power receiving coil have the same shape polygon,
The non-contact power receiving apparatus according to claim 5, wherein in the adjustment process, currents flowing through the first power receiving coil and the second power receiving coil are set to have the same phase and the same magnitude.
前記非接触受電装置は前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルの受電電力量情報を検出する検出部を有し、
前記第1の受電コイルのみに電流を流し該第1の受電コイルの入力に切り替える第1の状態と、前記第2の受電コイルのみに電流を流し該第2の受電コイルの入力に切り替える第2の状態とを有し、
前記制御部は、前記第1の状態と前記第2の状態での前記検出部で検出した前記受電電力量情報から前記送電コイルの前記同一平面上の位置関係を求めることを特徴とする請求項5または6に記載の非接触受電装置。
The non-contact power receiving device includes a detection unit that detects received power amount information of the first power receiving coil and the second power receiving coil,
A first state in which a current is supplied only to the first power receiving coil and switched to the input of the first power receiving coil, and a second state in which a current is supplied only to the second power receiving coil and switched to the input of the second power receiving coil. And having a state of
The said control part calculates | requires the positional relationship on the said same plane of the said power transmission coil from the said received electric energy information detected by the said detection part in the said 1st state and the said 2nd state. The non-contact power receiving device according to 5 or 6.
前記制御部は、前記送電コイルの前記同一平面上の位置関係から、前記第1の受電コイルのみの入力、前記第2の受電コイルのみの入力、または前記調整処理を行なった前記第1の受電コイルと前記第2の受電コイルの入力の何れかを選択することを特徴とする請求項7に記載の非接触受電装置。   The control unit is configured to input the first power receiving coil only, input the second power receiving coil only, or perform the adjustment process based on the positional relationship of the power transmitting coil on the same plane. The contactless power receiving device according to claim 7, wherein one of an input of a coil and the second power receiving coil is selected.
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