利用无线电力传输的多路传输系统及发送侧多路传输装置

摘要

本发明包括：提供单一频率的电力的一次发送电源(1)；具有将来自一次发送电源(1)的电力进行无线传输的多个体系的发送天线(5)、及接收来自成对的发送天线(5)的电力的多个体系的接收天线(6)的收发部(3)；使成对的发送天线(5)的谐振条件成立的多个体系的发送电源电路(2)；及使成对的接收天线(6)的谐振条件成立的多个体系的接收电源电路(4)，各发送电源电路(2)对于相邻的体系间的给发送天线(5)的各电力，将电压或电流的相位错开，输出没有波重叠的期间的半波谐振波形。

说明书

技术领域

本发明涉及以非接触的方式将电力多路传输的利用无线电力传输的多 路传输系统及发送侧多路传输装置。

背景技术

以往，已知有一种结构，在无线电力传输装置中，通过包括将谐振磁 场的相位差在90度以上180度以下的范围内错开传输的多个电力传输部，能 一边升压一边进行电力传输(参照例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2012/046453号

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1的装置中，以电压的升压化为目的，未考虑多路传 输所产生的问题。即，在该装置中，由于在各体系的天线间产生共有磁通， 因此，具有在多个天线间引起彼此干扰的问题。此外，随着谐振磁场的相 位差接近180度，天线间的磁通方向反转而互相抵消，因此，还具有能进行 电力传输的能量变小的问题。

因此，在现有装置中进行多路传输的情况下，难以拉近各体系的天线 间的距离。而且，为了减少天线间的相互干扰的影响，需要将各体系设置 成分开传输距离以上，或进行用于将各体系的磁通分离的磁屏蔽对策。因 此，具有作为无线电力传输系统无法小型化、且存在磁屏蔽对策等的成本 的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，因此其目的在于提供一种具有 小型且廉价的结构、能以非接触的方式将电力多路传输的利用无线电力传输 的多路传输系统及发送侧多路传输装置。

解决技术问题的技术方案

本发明的利用无线电力传输的多路传输系统包括：

提供单一频率的电力的一次发送电源；

收发部，该收发部具有将来自一次发送电源的电力进行无线传输的多 个体系的发送天线、及接收来自成对的发送天线的电力的多个体系的接收 天线；

使成对的发送天线的谐振条件成立的多个体系的发送电源电路；及

使成对的接收天线的谐振条件成立的多个体系的接收电源电路，

各发送电源电路对于相邻的体系间的给发送天线的各电力，将电压或 电流的相位错开，输出没有波重叠的期间的半波谐振波形。

发明效果

根据本发明，像上述那样构成，因此，能利用固定的一个发送频率实 现高效的多路电力传输，能容易进行满足电波法的限制的设计。其结果是， 能实现发送电力的大电力化、电磁屏蔽结构的简化等，可实现无需复杂设 计的低成本的产品化。此外，能防止因拉近各体系间的天线距离而导致的 彼此干扰的问题，因此，能将装置小型化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的利用无线电力传输的多路传输系统的 结构的图。

图2是表示本发明的实施方式1的发送天线的电压/电流波形的示例的示 意图。

图3是表示本发明的实施方式1的每一体系的发送天线及接收天线间的磁 通方向的示例的图。

图4是表示本发明的实施方式1的发送天线的电压/电流波形的其它示例 的示意图。

具体实施方式

以下，为了更详细地对本发明进行说明，根据附图对用于实施本发明 的方式进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的利用无线电力传输的多路传输系统的 结构的图。

利用无线电力传输的多路传输系统是将包含电信号的多个体系的电力 并列地进行无线传输的装置。如图1所示，该利用无线电力传输的多路传输 系统由一次发送电源1、发送电源电路2、收发部3及接收电源电路4构成。 收发部3具有发送天线5及接收天线6。多路传输系统中，为了进行多路传输， 多个体系分别具有发送电源电路2、发送天线5、接收天线6及接收电源电路 4(图1的示例中示出设置有双体系的情况，对各功能部的标号附加后缀a、b)。 图1所示的多路传输系统中，一次发送电源1、发送电源电路2及发送天线5 构成发送侧多路传输装置，接收天线6及接收电源电路4构成接收侧多路传 输装置。

一次发送电源1经由各发送电源电路2向各发送天线5提供单一频率的 电力。

发送电源电路2配置在一次发送电源1与发送天线5之间，通过共振阻抗 控制，使成对的发送天线5的谐振条件成立。此时，进行与谐振频率的同步， 并对输入到发送天线5的电力进行波形控制。该波形控制的详细情况将在后 文中阐述。

发送天线5将经由成对的发送电源电路2从一次发送电源1提供的电力 无线传输到接收天线6。

接收天线6接收来自成对的发送天线5的电力。由该接收天线6接收到的 电力经由接收电源电路4提供给负载设备等(未图示)。

接收电源电路4配置在接收天线6与负载设备等之间，通过输入阻抗控 制，使成对的接收天线6的谐振条件成立。此时，进行谐振频率(图1所示的 fo1＝fo2)的同步。

另外，收发部3的无线传输方式没有特别限定，可以是磁场共振的方式、 电场共振的方式、电磁感应的方式等任一种。

接下来，利用图2、图3对发送电源电路2的电力的波形控制进行说明。 图2是表示本发明的实施方式1中的输入到发送天线5的电力的电压/电流波 形的示例的示意图，图3是表示此时的每一体系的发送天线5和接收天线6间 的磁通方向的示例的图。

如图2所示，各发送电源电路2在相邻的体系间，对于从一次发送电源1 到各发送天线5的电力，将电压或电流的相位错开，进行波形控制以获得没 有波重叠的期间(即，死区时间为0％以上)的半波谐振波形。与此同时，通 过进行振幅控制及占空比控制来进行电力水平的调整。另外，图2所示的示 例中，对于第1体系的给发送天线5a的电力，使其具有正方向的半波谐振波 形，对于第2体系的给发送天线5b的电力，使其具有负方向的半波谐振波形。

由此，如图3所示，第1体系的磁通方向与第2体系的磁通方向为相反方 向。此外，由于将死区时间控制为0％以上，因此，在传输能量时不会在两 体系中产生磁通，也不会出现磁通的互相抵消。因此，能避免各体系中的 彼此干扰，能实现多路电力传输。

另外，图2的示例中示出了具有彼此方向不同的半波谐振波形的情况， 但如图4所示，也可以利用相同方向的半波谐振波形。然而，在此情况下， 虽然能避免体系间的彼此干扰，但与图2的情况相比，难以拉近体系间的天 线距离。

如上所述，根据本实施方式1，构成为利用各发送电源电路2，对于相 邻的体系间的给发送天线5的各电力，将电压或电流的相位错开，获得没有 波重叠的期间的半波谐振波形，因此，能利用固定的一个发送频率实现高 效的多路电力传输，通过使用ISM带等能容易进行满足电波法的限制的设 计。其结果是，能实现发送电力的大电力化、电磁屏蔽结构的简化等，可 实现无需复杂设计的低成本的产品化。此外，能防止因拉近体系间的天线 距离而导致的彼此干扰的问题，因此，能将装置小型化。此外，即使在将 单一体系的无线电力传输装置以近距离设置多个的情况下，也同样地进行 各发送电源间的电压和电流的相位控制，从而能避免各体系的彼此干扰的 问题。

另外，实施方式1中，示出了分别由单一的线圈构成发送天线5及接收 天线6的情况。然而，并不限于此，可以分别由例如供电用线圈及共振用线 圈来构成各线圈，也可以用2个以上的线圈来构成。

此外，在接收天线6中，根据成对的发送天线5间的距离、负载电流、 负载阻抗等，谐振条件会发生变化。因此，可在接收侧电路4中，追加根据 这种传输状况的变化而使得对接收天线6成立的谐振条件可变的功能。此 外，同样，也可在发送侧电路2中追加使发送天线5的谐振条件可变的功能。 此外，也可在两电路2、4中追加使各天线5、6的谐振条件可变的功能。

另外，本申请发明在其发明范围内可以对实施方式的任意构成要素进 行变形，或者在实施方式中省略任意构成要素。

工业上的实用性

根据本发明的利用无线电力传输的多路传输系统，构成为利用各发送 电源电路，对于相邻的体系间的给发送天线的各电力，将电压或电流的相 位错开，获得没有波重叠的期间的半波谐振波形，能利用固定的一个发送 频率实现高效的多路电力传输，因此，适用于使用ISM带等的无线电力传输、 利用小型装置的无线电力传输。

标号说明

1一次发送电源  2，2a，2b发送电源电路  3收发部  4，4a，4b接 收电源电路  5，5a，5b发送天线  6，6a，6b接收天线