WO2016088263A1 - 共振型電力伝送装置及び給電範囲制御装置 - Google Patents
共振型電力伝送装置及び給電範囲制御装置 Download PDFInfo
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- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Definitions
- the present invention relates to a resonance type power transmission device and a power supply range control device that perform power transmission with a reception device having a reception antenna.
- Non-Patent Document 1 the transmission coil is composed of a plurality of coils (nested coils) arranged concentrically. Then, according to the position of the receiving coil in the vertical direction, a coil capable of optimal power transmission with respect to the receiving coil is operated as a transmitting coil. Moreover, the electric power transmission range in the said vertical direction can be expanded by making other coils into an ON state as a relay coil.
- the resonance coil is composed of a plurality of unit coils having the same direction of the magnetic field formed by the flow of current.
- Non-Patent Document 1 the power transmission range to the receiving coil in the vertical direction can be expanded. However, there is a problem that there is no effect on the horizontal displacement. Further, there is a problem that there is no effect even when a plurality of receiving apparatuses having receiving coils are placed on the transmitting coil, and efficient power transmission cannot be performed.
- the transmission coil is composed of a plurality of coils, and the optimum coil is selected as the transmission coil by switching the switch. For this reason, a high-frequency current flows through the switch portion, which results in power loss, and there is a problem that transmission power efficiency is reduced.
- Non-Patent Document 1 is different from the conventional technology disclosed in Patent Document 1 in the configuration and shape of the transmission / reception antenna. For this reason, a configuration that expands the power transmission range to the receiving coil in both the vertical direction and the horizontal direction cannot be realized simply by combining the conventional techniques.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of expanding the power transmission range to the receiving antenna in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the surface on which the transmitting antenna is disposed.
- An object of the present invention is to provide a power transmission device and a power supply range control device.
- a resonant power transmission device includes a transmission antenna, a transmission power source that outputs power to the transmission antenna, and a relay antenna that is disposed inside or outside the transmission antenna in a plane where the transmission antenna is disposed.
- a switch that can be switched to short-circuit or open the relay antenna, and a switch control that detects a parameter corresponding to the flux linkage to the receiving antenna and controls the switch so that the linkage flux is increased according to the detection result Part.
- the power transmission range to the receiving antenna can be expanded in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the surface on which the transmitting antenna is disposed.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a resonant power transmission apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the resonant power transmission device 1 has a function of switching the operation of the relay antenna 13 (a function of a power supply range control device) when a reception antenna (not shown) approaches the transmission antenna 12, and includes the transmission antenna 12 and the reception antenna. Power transmission between the two.
- the resonant power transmission apparatus 1 includes a transmission power source 11, a transmission antenna 12, a relay antenna 13, a switch 14, and a switch control unit 15.
- the transmission power supply 11 outputs power (high frequency power) that matches the resonance frequency of the transmission antenna 12.
- the transmission antenna 12 resonates at the same frequency as the frequency of the high frequency power from the transmission power supply 11.
- the coil constituting the transmission antenna 12 may be wound in an arbitrary manner such as helical or spiral.
- the transmission antenna 12 can be placed at an arbitrary place.
- the relay antenna 13 is disposed inside the transmission antenna 12 in the plane where the transmission antenna 12 is disposed, and resonates at the same frequency as the resonance frequency of the transmission antenna 12. Note that the resonance frequency of the relay antenna 13 does not need to be exactly the same as the resonance frequency of the transmission antenna 12, and may be shifted to some extent. Moreover, the winding method of the coil which comprises the relay antenna 13 may be arbitrary winding methods, such as a helical and a spiral, for example.
- the switch 14 is provided in the relay antenna 13 and can be switched so as to short-circuit or release the relay antenna 13.
- the relay antenna 13 is short-circuited (ON) by the switch 14, the relay antenna 13 is in a transmission mode.
- the relay antenna 13 is opened (OFF) by the switch 14, the relay antenna 13 is in a non-transmission mode. Since the resonance frequency of the relay antenna 13 is completely different between the ON state and the OFF state, the surrounding transmission antennas 12 are not affected in the OFF state.
- this switch 14 a relay, a photocoupler, a transistor, etc. can be used, for example.
- the switch control unit 15 has a function of detecting a parameter corresponding to the flux linkage to the receiving antenna (detection function) and a function of performing switching control of the switch 14 based on the detection result (switching control function). .
- the switch control unit 15 only needs to be able to detect a parameter capable of indirectly knowing the magnetic flux interlinked with the receiving antenna.
- the switch control unit 15 may detect the strength of the magnetic field by a magnetic sensor, A resonance current may be detected. Then, the state of the relay antenna 13 is switched so that the magnetic flux interlinking with the receiving antenna becomes high.
- the switch control unit 15 is driven by weak power supplied from the transmission power supply 11.
- the switch control unit 15 is executed by program processing using a CPU based on software.
- the switch 14 and the switch control unit 15 constitute a switch 16 with a control circuit.
- the transmission power supply 11 outputs high frequency power that matches the resonant frequency of the transmission antenna 12.
- the transmitting antenna 12 resonates at the same frequency as the frequency of the high frequency power.
- the switch control unit 15 detects a parameter corresponding to the magnetic flux interlinked with the receiving antenna. Based on the detection result, the switch control unit 15 switches the state of the relay antenna 13 so that the magnetic flux linked to the reception antenna is increased. For example, when the magnetic field strength is detected by a magnetic sensor, the state of the relay antenna 13 is switched so that the magnetic field becomes stronger. Further, when detecting the resonance current of the relay antenna 13, the state of the relay antenna 13 is switched so that the resonance current becomes high.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of switching of the relay antenna 13 in the configuration of FIG.
- FIG. 2A shows the positions 201a to 201e of the receiving antenna in the configuration of FIG.
- FIG. 2B shows an example of switching of the relay antenna 13 and the flux linkage to the reception antenna depending on the state of the relay antenna 13 (ON or OFF) when the reception antenna exists at each position 201a to 201e. Yes.
- the flux linkage when the relay antenna 13 was ON and phi _on, and the magnetic flux linkage phi _Off when the relay antenna 13 is turned OFF.
- the relay antenna 13 is turned on.
- the linkage flux when the relay antenna 13 is turned on becomes higher than when the relay antenna 13 is turned off. Therefore, in this case, the relay antenna 13 is turned on.
- the relay antenna 13 is turned off.
- the receiving antenna approaches the position 201d the flux linkage when the relay antenna 13 is turned on becomes higher than when the relay antenna 13 is turned on. Therefore, in this case, the relay antenna 13 is turned off.
- the receiving antenna approaches the position 201e the flux linkage when the relay antenna 13 is turned on becomes higher than when the relay antenna 13 is turned on. Therefore, in this case, the relay antenna 13 is turned off.
- the switching control of the relay antenna 13 varies depending on the size and position of the receiving antenna.
- the null point can be eliminated inside the transmission antenna 12.
- the switch control unit 15 may detect a parameter corresponding to the magnetic flux interlinked with the reception antenna, and the state of the relay antenna 13 may be switched so that the magnetic flux becomes higher according to the detection result.
- the relay antenna 13 is disposed inside the transmission antenna 12 to eliminate the null point on the inside.
- the relay antenna 13 may be arranged outside the transmission antenna 12 in the plane where the transmission antenna 12 is arranged, and the same effect can be obtained.
- the null point can be eliminated outside of 12.
- the relay antenna 13 is disposed inside or outside the transmission antenna 12, and the switch control unit 15 detects the parameter corresponding to the magnetic flux linked to the reception antenna, Since the switching control of the switch 14 is performed so that the interlinkage magnetic flux is increased according to the detection result, the power transmission range to the reception antenna in the vertical direction and the horizontal direction of the surface on which the transmission antenna 12 is arranged is expanded. And efficient power transmission can be performed.
- the present invention is effective even when a plurality of receiving apparatuses having receiving antennas are placed on the transmitting antenna 12, and efficient power transmission can be performed.
- the power supply range control over a wide area is achieved with a small circuit configuration of the resonant power transmission device 1, it is possible to reduce the size, weight, and cost. Further, since it can be configured with a small circuit, the power consumption is small, and the power consumption of the entire system can be reduced. Further, since the transmission antenna 12 does not require a switch as in the conventional configuration, there is no contact loss due to the switch.
- FIG. 1 the case where the single relay antenna 13 is provided inside or outside the transmission antenna 12 is shown.
- a plurality of relay antennas 13 may be provided inside or outside the transmission antenna 12.
- Embodiment 3 In the first and second embodiments, the case where the relay antenna 13 is configured in a rectangular shape has been described.
- the relay antenna 13 may be configured in a honeycomb shape.
- FIG. 6 shows a case where a plurality of honeycomb-shaped relay antennas 13 are arranged inside the transmission antenna 12.
- FIG. 7 shows a case where a plurality of honeycomb-shaped relay antennas 13 are arranged outside the honeycomb-shaped transmission antenna 12.
- each relay antenna 13 has the same size, and each relay antenna 13 or the transmission antenna 12 and the relay antenna 13 are arranged so as not to overlap each other.
- the size of each relay antenna 13 may be changed, and each relay antenna 13 or the transmission antenna 12 and the relay antenna 13 may be arranged so as to overlap each other.
- FIG. 8 shows a case where relay antennas 13 having different sizes are arranged inside the transmission antenna 12 so as to overlap each other.
- FIG. 9 shows a case where a single relay antenna 13 having a large diameter is disposed outside the transmission antenna 12, and further, the transmission antenna 12 and a plurality of relay antennas 13 having a small diameter are disposed so as to overlap each other.
- the size and arrangement of each relay antenna 13 can be arbitrarily set according to the size of the receiving antenna and the approaching position.
- FIG. 10 and 11 are diagrams showing the configuration of a resonant power transmission apparatus 1 according to Embodiment 5 of the present invention.
- FIG. 10 shows a case where the relay antenna 13 is arranged inside the transmission antenna 12, and
- FIG. 11 shows a case where the relay antenna 13 is arranged outside the transmission antenna 12.
- the resonance type power transmission device 1 according to the fifth embodiment shown in FIGS. 10 and 11 includes the reflected power detection circuit 17 in the resonance type power transmission device 1 according to the first embodiment shown in FIG.
- Other configurations are the same, and only the different parts are described with the same reference numerals.
- the reflected power detection circuit 17 detects reflected power from the transmission antenna 12. Then, the switch control unit 15 performs switching control of the switch 14 using the detection result by the reflected power detection circuit 17. At this time, the switch control unit 15 switches the state of the relay antenna 13 so that the reflected power detected by the reflected power detection circuit 17 becomes small.
- FIG. 12 and 13 are diagrams showing a configuration of a resonant power transmission apparatus 1 according to Embodiment 6 of the present invention.
- FIG. 12 shows a case where the relay antenna 13 is arranged inside the transmission antenna 12
- FIG. 13 shows a case where the relay antenna 13 is arranged outside the transmission antenna 12.
- the resonance type power transmission device 1 according to the sixth embodiment shown in FIGS. 12 and 13 includes an automatic matching circuit (matching circuit) 18 in the resonance type power transmission device 1 according to the first embodiment shown in FIG. It is.
- Other configurations are the same, and only the different parts are described with the same reference numerals.
- the automatic matching circuit 18 automatically matches the impedance between the transmission power source 11 and the transmission antenna 12.
- the automatic matching circuit 18 can operate regardless of whether the relay antenna 13 is ON or OFF. By providing this automatic matching circuit 18, the power transmission efficiency can be increased.
- the present invention is not limited to this, and the power supply range control device may be applied to a device that performs operations other than power transmission.
- the operation of the relay antenna 13 may be switched and applied to a device that performs visible light communication or audio communication between the transmission antenna 12 and the reception antenna.
- the resonant power transmission device can expand the power transmission range to the reception antenna with respect to the vertical direction and the horizontal direction of the surface on which the transmission antenna is disposed, and It is suitable for use in a resonance type power transmission device that performs power transmission between.
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
送信アンテナ12と、電力を送信アンテナ12に出力する送信電源11と、送信アンテナ12が配置された面内において、当該送信アンテナ12の内側又は外側に配置された中継アンテナ13と、中継アンテナ13を短絡又は開放するよう切替え可能なスイッチ14と、受信アンテナへの鎖交磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該鎖交磁束が高くなるようスイッチ14の切替え制御を行うスイッチ制御部15とを備えた。
Description
この発明は、受信アンテナを有する受信装置との間で電力伝送を行う共振型電力伝送装置及び給電範囲制御装置に関するものである。
従来から、送信コイル(送信アンテナ)が配置された面に垂直な方向(送信コイルの軸方向)に対して、受信コイル(受信アンテナ)への電力伝送範囲を拡大するシステムが知られている(例えば非特許文献1参照)。この非特許文献1に開示された構成では、送信コイルが、同心円状に配置された複数のコイル(入れ子コイル)から構成されている。そして、上記垂直方向における受信コイルの位置に応じ、当該受信コイルに対して最適な電力伝送ができるコイルを送信コイルとしてON状態にして動作させる。また、その他のコイルを中継コイルとしてON状態にすることで、上記垂直方向における電力伝送範囲を拡大することができる。
また、送信コイルが配置された面に水平な方向に対して、受信コイルへの電力伝送範囲を拡大するシステムも知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に開示された構成では、共鳴コイル(送信コイル)が、電流が流れることで形成される磁界の向きが同じとなる複数の単位コイルから構成されている。そして、この単位コイルを複数形成することで、受信コイルの位置が上記水平方向にずれても送信効率又は受信効率の低減を抑制することができる。
2014 年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会B-21-3「磁界共鳴型ワイヤレス電力伝送における入れ子コイルを用いた伝送範囲の拡大」豊橋技術科学大学
非特許文献1に開示された従来技術では、上記垂直方向に対する受信コイルへの電力伝送範囲を拡大することができる。しかしながら、上記水平方向への位置ずれに対しては効果がないという課題がある。また、受信コイルを有する受信装置が、送信コイル上に複数個置かれるような場合にも効果がなく、効率的な電力伝送を行うことができないという課題がある。
また、非特許文献1に開示された従来技術では、送信コイルが複数のコイルで構成され、スイッチを切替えることにより最適なコイルを送信コイルとして選択している。そのため、スイッチ部分に高周波電流が流れて、これが電力損失となり、送信電力効率が低下するという課題がある。
また、非特許文献1に開示された従来技術では、送信コイルが複数のコイルで構成され、スイッチを切替えることにより最適なコイルを送信コイルとして選択している。そのため、スイッチ部分に高周波電流が流れて、これが電力損失となり、送信電力効率が低下するという課題がある。
また、特許文献1に開示された従来技術では、上記水平方向に対する受信コイルへの電力伝送範囲を拡大することができる。しかしながら、送信コイルと受信コイルとが同一形状でなければ効果がないという課題がある。よって、受信コイルが送信コイルに対して小さい場合、送信コイルである共鳴コイルのコイル線上では磁束が発生しないため、受信コイルがコイル線上に近づいたときに伝送効率が低下する。また、受信コイルを有する受信装置が、送信コイル上に複数個置かれるような場合にも効果がなく、効率的な電力伝送を行うことができないという課題がある。
そして、非特許文献1に開示された従来技術と特許文献1に開示された従来技術とは、送受信アンテナの構成及び形状等が異なる。そのため、上記垂直方向及び上記水平方向の両方に対する受信コイルへの電力伝送範囲を拡大する構成を、上記従来技術を単に組み合わせることでは実現することはできない。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、送信アンテナが配置された面に対して垂直方向及び水平方向において、受信アンテナへの電力伝送範囲を拡大することができる共振型電力伝送装置及び給電範囲制御装置を提供することを目的としている。
この発明に係る共振型電力伝送装置は、送信アンテナと、電力を送信アンテナに出力する送信電源と、送信アンテナが配置された面内において、当該送信アンテナの内側又は外側に配置された中継アンテナと、中継アンテナを短絡又は開放するよう切替え可能なスイッチと、受信アンテナへの鎖交磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該鎖交磁束が高くなるようスイッチの切替え制御を行うスイッチ制御部とを備えたものである。
この発明によれば、上記のように構成したので、送信アンテナが配置された面に対して垂直方向及び水平方向において、受信アンテナへの電力伝送範囲を拡大することができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。
共振型電力伝送装置1は、受信アンテナ(不図示)が送信アンテナ12に近づいた際に、中継アンテナ13の動作を切替える機能(給電範囲制御装置の機能)を有し、送信アンテナ12と受信アンテナとの間で電力伝送を行うものである。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。
共振型電力伝送装置1は、受信アンテナ(不図示)が送信アンテナ12に近づいた際に、中継アンテナ13の動作を切替える機能(給電範囲制御装置の機能)を有し、送信アンテナ12と受信アンテナとの間で電力伝送を行うものである。
共振型電力伝送装置1は、図1に示すように、送信電源11、送信アンテナ12、中継アンテナ13、スイッチ14及びスイッチ制御部15を有している。
送信電源11は、送信アンテナ12の共振周波数に合わせた電力(高周波電力)を出力するものである。
送信アンテナ12は、送信電源11からの高周波電力の周波数と同一周波数で共振するものである。この送信アンテナ12を構成するコイルの巻き方は、例えば、ヘリカル、スパイラル等、任意の巻き方でよい。なお、送信アンテナ12は、任意の場所に置くことが可能である。
送信アンテナ12は、送信電源11からの高周波電力の周波数と同一周波数で共振するものである。この送信アンテナ12を構成するコイルの巻き方は、例えば、ヘリカル、スパイラル等、任意の巻き方でよい。なお、送信アンテナ12は、任意の場所に置くことが可能である。
中継アンテナ13は、送信アンテナ12が配置された面内において、送信アンテナ12の内側に配置され、送信アンテナ12の共振周波数と同一周波数で共振するものである。なお、中継アンテナ13の共振周波数は、送信アンテナ12の共振周波数と厳密に一致している必要はなく、ある程度ずれていてもよい。また、中継アンテナ13を構成するコイルの巻き方は、例えば、ヘリカル、スパイラル等、任意の巻き方でよい。
スイッチ14は、中継アンテナ13に設けられ、当該中継アンテナ13を短絡又は解放するよう切替え可能なものである。このスイッチ14により中継アンテナ13が短絡(ON)された場合には、中継アンテナ13は伝送モードとなる。一方、スイッチ14により中継アンテナ13が開放(OFF)された場合には、中継アンテナ13は非伝送モードとなる。ON状態とOFF状態とで中継アンテナ13の共振周波数が全く異なるため、OFF状態では周囲の送信アンテナ12に影響を及ぼさない。このスイッチ14としては、例えば、リレー、フォトカプラ、トランジスタ等を用いることができる。
スイッチ制御部15は、受信アンテナへの鎖交磁束に対応するパラメータを検出する機能(検出機能)と、当該検出結果によりスイッチ14の切替え制御を行う機能(切替え制御機能)とを有するものである。この際、スイッチ制御部15は、受信アンテナに鎖交する磁束を間接的に知ることができるパラメータを検出できればよく、例えば磁気センサにより磁界の強さを検出してもよいし、中継アンテナ13の共振電流を検出してもよい。そして、受信アンテナに鎖交する磁束が高くなるように中継アンテナ13の状態を切替える。なお、スイッチ制御部15は、送信電源11から供給される微弱な電力により駆動する。また、このスイッチ制御部15は、ソフトウェアに基づくCPUを用いたプログラム処理によって実行される。
このスイッチ14及びスイッチ制御部15は、制御回路付きスイッチ16を構成する。
このスイッチ14及びスイッチ制御部15は、制御回路付きスイッチ16を構成する。
次に、上記のように構成された共振型電力伝送装置1の動作について説明する。
共振型電力伝送装置1の動作では、まず、送信電源11は、送信アンテナ12の共振周波数に合わせた高周波電力を出力する。そして、送信アンテナ12は、この高周波電力の周波数と同一周波数で共振する。
共振型電力伝送装置1の動作では、まず、送信電源11は、送信アンテナ12の共振周波数に合わせた高周波電力を出力する。そして、送信アンテナ12は、この高周波電力の周波数と同一周波数で共振する。
一方、スイッチ制御部15は、受信アンテナに鎖交する磁束に対応するパラメータを検出する。そして、スイッチ制御部15が、この検出結果に基づいて、上記受信アンテナに鎖交する磁束が高くなるように中継アンテナ13の状態を切替える。例えば磁気センサにより磁界の強さを検出する場合には、磁界が強くなるように中継アンテナ13の状態を切替える。また、中継アンテナ13の共振電流を検出する場合には、共振電流が高くなるように中継アンテナ13の状態を切替える。
図2は図1の構成での中継アンテナ13の切替え例を示す図である。図2(a)は、図1の構成における受信アンテナの位置201a~201eを示している。図2(b)は、受信アンテナが各位置201a~201eに存在する場合において、中継アンテナ13の状態(ON又はOFF)による受信アンテナへの鎖交磁束と、中継アンテナ13の切替え例を示している。図2(b)において、中継アンテナ13をONとしたときの鎖交磁束をφ_onとし、中継アンテナ13をOFFとしたときの鎖交磁束をφ_offとしている。
図2に示すように、受信アンテナが位置201aに近づいた場合には、中継アンテナ13をOFFにした場合に対してONにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をONにする。
同様に、受信アンテナが位置201bに近づいた場合には、中継アンテナ13をOFFにした場合に対してONにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をONにする。
同様に、受信アンテナが位置201bに近づいた場合には、中継アンテナ13をOFFにした場合に対してONにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をONにする。
一方、受信アンテナが位置201cに近づいた場合には、中継アンテナ13をONにした場合に対してOFFにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をOFFにする。
同様に、受信アンテナが位置201dに近づいた場合には、中継アンテナ13をONにした場合に対してOFFにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をOFFにする。
同様に、受信アンテナが位置201eに近づいた場合には、中継アンテナ13をONにした場合に対してOFFにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をOFFにする。
なお、中継アンテナ13の切替え制御は、受信アンテナの大きさ、位置により変化する。
同様に、受信アンテナが位置201dに近づいた場合には、中継アンテナ13をONにした場合に対してOFFにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をOFFにする。
同様に、受信アンテナが位置201eに近づいた場合には、中継アンテナ13をONにした場合に対してOFFにした場合の鎖交磁束が高くなる。よって、この場合には中継アンテナ13をOFFにする。
なお、中継アンテナ13の切替え制御は、受信アンテナの大きさ、位置により変化する。
このように動作することで、送信アンテナ12の内側においてヌル点を解消することができる。
なお上記では、送信アンテナ12が配置された面に対して水平方向に受信アンテナの位置がずれる場合を例に説明した。それに対し、送信アンテナ12が配置された面に対して垂直方向に受信アンテナの位置がずれる場合にも同様に電力伝送範囲を拡大することができる。すなわち、スイッチ制御部15により、受信アンテナに鎖交する磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該磁束が高くなるように中継アンテナ13の状態を切替えればよい。
なお上記では、送信アンテナ12が配置された面に対して水平方向に受信アンテナの位置がずれる場合を例に説明した。それに対し、送信アンテナ12が配置された面に対して垂直方向に受信アンテナの位置がずれる場合にも同様に電力伝送範囲を拡大することができる。すなわち、スイッチ制御部15により、受信アンテナに鎖交する磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該磁束が高くなるように中継アンテナ13の状態を切替えればよい。
また図1の構成では、中継アンテナ13を送信アンテナ12の内側に配置して、内側のヌル点を解消する場合について示した。それに対し、例えば図3に示すように、中継アンテナ13を、送信アンテナ12が配置された面内において、送信アンテナ12の外側に配置するようにしてもよく、同様の効果が得られ、送信アンテナ12の外側においてヌル点を解消することができる。
以上のように、この実施の形態1によれば、中継アンテナ13を送信アンテナ12の内側又は外側に配置し、スイッチ制御部15により、受信アンテナに鎖交する磁束に対応するパラメータに検出し、当該検出結果により当該鎖交磁束が高くなるようスイッチ14の切替え制御を行うように構成したので、送信アンテナ12が配置された面の垂直方向及び水平方向に対する受信アンテナへの電力伝送範囲を拡大することができ、効率的な電力伝送を行うことができる。
また、受信アンテナを有する受信装置が、送信アンテナ12上に複数個置かれるような場合であっても有効であり、効率的な電力伝送を行うことができる。また、広域に対する給電範囲制御を共振型電力伝送装置1の少ない回路構成で達成しているため、小型化、軽量化、低コスト化が可能である。また、小規模の回路で構成できるため、消費電力が小さく、システム全体としての消費電力を小さくすることができる。
また、送信アンテナ12に従来構成のようなスイッチは不要なため、スイッチによる接点損失はない。
また、送信アンテナ12に従来構成のようなスイッチは不要なため、スイッチによる接点損失はない。
また上記では、共振型電力伝送装置1に対して1つの受信アンテナが近づいた場合について説明したが、共振型電力伝送装置1に対して複数の受信アンテナが近づいた場合にも同様に動作する。しかしながら、複数個の受信アンテナが近づいた場合には、その受信アンテナの形状、サイズ等によっては全ての受信アンテナに対して電力伝送を行えるとは限らない。
実施の形態2.
実施の形態1では、送信アンテナ12の内側又は外側に単一の中継アンテナ13を設けた場合についた場合を示した。それに対し、図4,5に示すように、送信アンテナ12の内側又は外側に複数の中継アンテナ13を設けてもよい。
実施の形態1では、送信アンテナ12の内側又は外側に単一の中継アンテナ13を設けた場合についた場合を示した。それに対し、図4,5に示すように、送信アンテナ12の内側又は外側に複数の中継アンテナ13を設けてもよい。
実施の形態3.
実施の形態1,2では、中継アンテナ13を矩形状に構成した場合について示した。それに対し、図6,7に示すように、中継アンテナ13をハニカム形状に構成してもよい。なお図6は、ハニカム形状の中継アンテナ13を、送信アンテナ12の内側に複数配置した場合を示している。また、図7は、ハニカム形状の中継アンテナ13を、同じくハニカム形状の送信アンテナ12の外側に複数配置した場合を示している。
このように、中継アンテナ13をハニカム形状とすることで、受信アンテナの位置に依らずに、同様の効率で電力伝送を行うことができる。
実施の形態1,2では、中継アンテナ13を矩形状に構成した場合について示した。それに対し、図6,7に示すように、中継アンテナ13をハニカム形状に構成してもよい。なお図6は、ハニカム形状の中継アンテナ13を、送信アンテナ12の内側に複数配置した場合を示している。また、図7は、ハニカム形状の中継アンテナ13を、同じくハニカム形状の送信アンテナ12の外側に複数配置した場合を示している。
このように、中継アンテナ13をハニカム形状とすることで、受信アンテナの位置に依らずに、同様の効率で電力伝送を行うことができる。
実施の形態4.
実施の形態1~3では、各中継アンテナ13の大きさを同一とし、各中継アンテナ13、又は送信アンテナ12と中継アンテナ13を、互いに重ならないように配置した場合について示した。それに対し、図8,9に示すように、各中継アンテナ13の大きさを変え、また、各中継アンテナ13、又は送信アンテナ12と中継アンテナ13を、互いに重なるように配置してもよい。なお図8は、送信アンテナ12の内側において、異なる大きさの中継アンテナ13を重ねて配置した場合を示している。また、図9は、送信アンテナ12の外側に大きな径の単一の中継アンテナ13を配置し、さらに、送信アンテナ12と小さな径の複数の中継アンテナ13を重ねて配置した場合を示している。なお、各中継アンテナ13の大きさ、配置は、受信アンテナの大きさや近づく位置等に応じて任意に設定可能である。
実施の形態1~3では、各中継アンテナ13の大きさを同一とし、各中継アンテナ13、又は送信アンテナ12と中継アンテナ13を、互いに重ならないように配置した場合について示した。それに対し、図8,9に示すように、各中継アンテナ13の大きさを変え、また、各中継アンテナ13、又は送信アンテナ12と中継アンテナ13を、互いに重なるように配置してもよい。なお図8は、送信アンテナ12の内側において、異なる大きさの中継アンテナ13を重ねて配置した場合を示している。また、図9は、送信アンテナ12の外側に大きな径の単一の中継アンテナ13を配置し、さらに、送信アンテナ12と小さな径の複数の中継アンテナ13を重ねて配置した場合を示している。なお、各中継アンテナ13の大きさ、配置は、受信アンテナの大きさや近づく位置等に応じて任意に設定可能である。
実施の形態5.
図10,11はこの発明の実施の形態5に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。図10は送信アンテナ12の内側に中継アンテナ13を配置した場合を示し、図11は送信アンテナ12の外側に中継アンテナ13を配置した場合を示している。この図10,11に示す実施の形態5に係る共振型電力伝送装置1は、図1に示す実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1に反射電力検出回路17を備えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
図10,11はこの発明の実施の形態5に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。図10は送信アンテナ12の内側に中継アンテナ13を配置した場合を示し、図11は送信アンテナ12の外側に中継アンテナ13を配置した場合を示している。この図10,11に示す実施の形態5に係る共振型電力伝送装置1は、図1に示す実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1に反射電力検出回路17を備えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
反射電力検出回路17は、送信アンテナ12からの反射電力を検出するものである。
そして、スイッチ制御部15は、反射電力検出回路17による検出結果も用いてスイッチ14の切替え制御を行う。この際、スイッチ制御部15は、反射電力検出回路17により検出された反射電力が小さくなるように中継アンテナ13の状態を切替える。
そして、スイッチ制御部15は、反射電力検出回路17による検出結果も用いてスイッチ14の切替え制御を行う。この際、スイッチ制御部15は、反射電力検出回路17により検出された反射電力が小さくなるように中継アンテナ13の状態を切替える。
実施の形態6.
図12,13はこの発明の実施の形態6に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。図12は送信アンテナ12の内側に中継アンテナ13を配置した場合を示し、図13は送信アンテナ12の外側に中継アンテナ13を配置した場合を示している。この図12,13に示す実施の形態6に係る共振型電力伝送装置1は、図1に示す実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1に自動整合回路(整合回路)18を備えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
図12,13はこの発明の実施の形態6に係る共振型電力伝送装置1の構成を示す図である。図12は送信アンテナ12の内側に中継アンテナ13を配置した場合を示し、図13は送信アンテナ12の外側に中継アンテナ13を配置した場合を示している。この図12,13に示す実施の形態6に係る共振型電力伝送装置1は、図1に示す実施の形態1に係る共振型電力伝送装置1に自動整合回路(整合回路)18を備えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
自動整合回路18は、送信電源11と送信アンテナ12とのインピーダンスを自動で整合するものである。この自動整合回路18は、中継アンテナ13がONでもOFFでも動作可能である。この自動整合回路18を設けることで、電力伝送効率を高くすることができる。
また、実施の形態1~6では、給電範囲制御装置の機能を共振型電力伝送装置1に適用し、電力伝送を行う場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、給電範囲制御装置を電力伝送以外の動作を行う装置に適用してもよい。例えば、受信アンテナが送信アンテナ12に近づいた際に、中継アンテナ13の動作を切替え、送信アンテナ12と受信アンテナとの間で可視光通信又は音声通信を行う装置に適用してもよい。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る共振型電力伝送装置は、送信アンテナが配置された面の垂直方向及び水平方向に対して、受信アンテナへの電力伝送範囲を拡大することができ、受信アンテナを有する受信装置との間で電力伝送を行う共振型電力伝送装置等に用いるのに適している。
1 共振型電力伝送装置、11 送信電源、12 送信アンテナ、13 中継アンテナ、14 スイッチ、15 スイッチ制御部、16 制御回路付きスイッチ、17 反射電力検出回路、18 自動整合回路(整合回路)。
Claims (9)
- 送信アンテナと、
電力を前記送信アンテナに出力する送信電源と、
前記送信アンテナが配置された面内において、当該送信アンテナの内側又は外側に配置された中継アンテナと、
前記中継アンテナを短絡又は開放するよう切替え可能なスイッチと、
受信アンテナへの鎖交磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該鎖交磁束が高くなるよう前記スイッチの切替え制御を行うスイッチ制御部と
を備えた共振型電力伝送装置。 - 前記中継アンテナは複数設けられた
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送装置。 - 前記中継アンテナはハニカム形状である
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送装置。 - 前記中継アンテナは重なって配置された
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送装置。 - 前記中継アンテナは異なる大きさに構成された
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送装置。 - 前記中継アンテナは、前記送信アンテナに重なって配置された
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送装置。 - 前記送信アンテナからの反射電力を検出する反射電力検出回路を備え、
前記スイッチ制御部は、前記反射電力検出回路による検出結果も用いて前記スイッチの切替え制御を行う
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送装置。 - 前記送信電源と前記送信アンテナとのインピーダンスを整合する整合回路を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送装置。 - 送信アンテナと、
電力を前記送信アンテナに出力する送信電源と、
前記送信アンテナが配置された面内において、当該送信アンテナの内側又は外側に配置された中継アンテナと、
前記中継アンテナを短絡又は開放するよう切替え可能なスイッチと、
受信アンテナへの鎖交磁束に対応するパラメータを検出し、当該検出結果により当該鎖交磁束が高くなるよう前記スイッチの切替え制御を行うスイッチ制御部と
を備えた給電範囲制御装置。
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CN114899587A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-12 | 维沃移动通信有限公司 | 天线、电子设备和通信方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263690A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 伝送システム |
JP2012517795A (ja) * | 2009-02-10 | 2012-08-02 | クアルコム,インコーポレイテッド | 車輌用の無線電力伝達 |
JP2012222961A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Nec Tokin Corp | アンテナモジュールおよび非接触電力伝送システム |
JP2013005523A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Alps Electric Co Ltd | 無線電力伝送装置 |
JP2013240246A (ja) * | 2012-05-17 | 2013-11-28 | Toshiba Corp | 無線給電中継装置 |
JP2014121108A (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | ワイヤレス給電システム、送電装置及び送電方法 |
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---|---|---|---|---|
JP5717068B2 (ja) * | 2010-08-30 | 2015-05-13 | 国立大学法人 東京大学 | 無線電力伝送装置 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012517795A (ja) * | 2009-02-10 | 2012-08-02 | クアルコム,インコーポレイテッド | 車輌用の無線電力伝達 |
JP2010263690A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 伝送システム |
JP2012222961A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Nec Tokin Corp | アンテナモジュールおよび非接触電力伝送システム |
JP2013005523A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Alps Electric Co Ltd | 無線電力伝送装置 |
JP2013240246A (ja) * | 2012-05-17 | 2013-11-28 | Toshiba Corp | 無線給電中継装置 |
JP2014121108A (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | ワイヤレス給電システム、送電装置及び送電方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114899587A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-12 | 维沃移动通信有限公司 | 天线、电子设备和通信方法 |
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