[发明专利]线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统。

背景技术

如在日本专利申请公布No.2003-79597和No.2008-67807（JP-A-2003-79597和JP-A-2008-67807）中描述的，已经在磁谐振成像设备中使用了线圈单元。近年来，纯电动车辆和混合动力车辆成为关注的焦点，因为对于环境的关心日益增长，并且因此，其中使用线圈单元的充电方法，诸如电磁感应方法和谐振方法，作为在车辆上安装的电池由外部源以无接触方式充电的充电方法的候选正引起注意。

例如，在日本专利申请公布No.7-67270（JP-A-7-67270）中描述的非接触供电系统包括在地面中埋置的初级线圈和被安装在车辆上的次级线圈，在该车辆中，使用在次级线圈中感应的电流对在车辆上的安装的电池充电。

在日本专利申请公布No.2010-73976（JP-A-2010-73976）中描述的无线电力传输设备包括被安装在纯电动车辆上并且包括电力接收通信线圈的电力接收装置，和包括电力传输通信线圈的供电设备，并且电力接收装置包括电力接收通信线圈。电力传输通信线圈包括初级线圈和谐振线圈，并且电力接收通信线圈包括初级线圈和谐振线圈。在电力接收通信线圈和电力传输通信线圈之间，通过谐振电力传输方法以无线方式传输电力。

在初级线圈和次级线圈之间可以通过使用电磁感应的非接触电力传输方法传输电力的距离较小，并且因此这种方法要求初级线圈和次级线圈相互靠近地安置。因此，当要超过特定距离传输或者接收电力时，这种电力传输方法是不适合的。然而，在JP-A-2010-73976中描述的无线电力传输设备中，使用谐振电力传输方法，并且因此可以经由比在电磁感应方法的情形中更大的距离来传输或者接收电力。

即便电力传输设备采用谐振电力传输方法，然而，当电力传输谐振线圈和电力接收谐振线圈错位时，电力传输效率和电力接收效率会显著降低。

发明内容

本发明提供了线圈单元、非接触电力传输设备、非接触电力接收设备、车辆以及非接触供电系统，利用它们，即便包括能够经由电磁谐振执行电力传输和电力接收中的至少一项的谐振线圈的线圈单元与配对谐振线圈错位，也能够抑制电力传输效率或者电力接收效率的降低。

根据本发明的第一方面的线圈单元是包括第二自谐振线圈的线圈单元，该第二自谐振线圈具有多个单元线圈，并且经由与和该第二谐振线圈间隔开的第一自谐振线圈的电磁谐振，来执行向第一自谐振线圈传输电力和从第一自谐振线圈接收电力中的至少一项。由单元线圈形成的磁场的方向是相同的。注意，这里磁场的方向是指：由单元线圈形成的磁场在穿过单元线圈时从单元线圈的任一侧到其任一侧。因此，“由单元线圈形成的磁场的方向是相同的”表示由单元线圈形成的每一个磁场被形成为从所有单元线圈的同一侧穿过单元线圈。单元线圈可以被布置成彼此相邻。可以采用下述配置，其中单元线圈被置放在基本相同的平面中并且当沿着每一个单元线圈的轴向方向观察时并不相互重叠，并且单元线圈的轴线是基本平行的。每一个单元线圈的匝数可以被设置为一。第二自谐振线圈可以由导线形成。

单元线圈可以被成环状地布置。可以采用下述配置，其中单元线圈的数目为四并且单元线圈被布置成关于假想线是旋转对称的。可以采用下述配置，其中第一自谐振线圈的谐振频率等于第二自谐振线圈的谐振频率；通过使得电流的频率被设置为谐振频率的电流在第一自谐振线圈中流动，在第一自谐振线圈周围形成第一近场，其中第一自谐振线圈被配置为能够执行向第二自谐振线圈传输电力和从第二自谐振线圈接收电力中的至少一项；通过将第二自谐振线圈安置在第一近场中，来使得第二自谐振线圈能够从第一自谐振线圈接收电力；通过使得电流的频率被设置为谐振频率的电流在第二自谐振线圈中流动，来使得第二自谐振线圈能够在第二自谐振线圈周围形成第二近场；并且当第一自谐振线圈安置第二近场中时，使得第二自谐振线圈能够向第一自谐振线圈传输电力。

根据本发明的第二方面的非接触电力传输设备包括：从外部电源接收电力并且向第二自谐振线圈传输电力的第一电磁感应线圈；以及上述线圈单元。根据本发明的第三方面的非接触电力接收设备包括上述线圈单元以及从第二自谐振线圈接收电力的第二电磁感应线圈。

根据本发明的第四方面的车辆包括上述非接触电力接收设备和从第二电磁感应线圈接收电力的蓄电装置。单元线圈可以被布置成关于经过车辆的横向中心并且在车辆纵向方向上延伸的假想轴线对称。单元线圈可以被布置成关于在车辆的宽度方向上延伸的假想轴线对称。