[发明专利]电力供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力供应系统，特别地涉及一种以非接触形式将来自电源侧线圈的电力供应至电力接收侧线圈的电力供应系统。

背景技术

图15示出这种电力供应系统的已知示例（参考例如文献1和2）。如图15中所示，电力供应系统1包括作为电力供应单元的电力供应部3和作为电力接收单元的电力接收部5。电力供应部3包括：电力供应侧环形天线32，电力被供应至该电力供应侧环形天线32；电力供应侧螺旋线圈33，其作为电力供应侧线圈，电磁地耦接到该电力供应侧环形天线32并且布置成沿着电力供应侧环形天线32的中心轴线方向远离电力供应侧环形天线32并且与其相对。

电力接收部5包括：电力接收侧螺旋线圈51，其作为电力接收侧线圈，布置成沿着用于电磁谐振的电力供应侧螺旋线圈33的中心轴线方向远离电力供应侧螺旋线圈33并且与其相对；和电力接收侧环形天线52，其布置成沿着电力接收侧螺旋线圈51的中心轴线方向远离电力接收侧螺旋线圈51并且与其相对，并且电磁地耦接于该电力接收侧螺旋线圈51。一旦电力被传输到电力供应侧螺旋线圈33，则该电力通过电磁谐振被无线地传输至电力接收侧螺旋线圈51。

一旦电力被传输至电力接收侧螺旋线圈51，则该电力通过电磁感应被传输至电力接收侧环形天线52并且被供应至连接到该电力接收侧环形天线52的负载诸如电池。根据上述电力供应系统1，电力能够以非接触方式从电力供应侧通过电力供应侧螺旋线圈33和电力接收侧螺旋线圈51之间的电磁谐振被供应至电力接收侧。

此外，通过对机动车辆4提供电力接收部5和对马路2等等提供电力供应部3，利用上述电力供应系统1，能够将电力以无线形式供应至安装于机动车辆4的电池。

在电力供应系统1中，调节电力供应部3和电力接收部5的阻抗（即，使电力供应部3的阻抗和电力接收部5的阻抗匹配），使得在电力供应侧螺旋线圈33的中心轴线Z1和电力接收侧螺旋线圈51的中心轴线Z2在一条线上对齐且横向移位x=0的条件下，获得最佳传输效率。

然而，在上述电力供应系统1中，难以使机动车辆4停止，使得电力供应侧螺旋线圈33的中心轴线Z1和电力接收侧螺旋线圈51的中心轴线Z2被同轴地定位。因此，如图15中所示，可能形成中心轴线Z1相对于中心轴线Z2的横向移位x（>0）。

对于根据图15中所示的传统产品的电力供应系统1，其中，在中心轴线Z1、Z2之间的横向移位是x=0的状态下，电力供应部3的阻抗和电力接收部5的阻抗匹配，发明人模拟了对于范围从0至0.375D（D=电力供应侧螺旋线圈33和电力接收侧螺旋线圈51的直径）的横向移位x的传输效率。结果在图4中以黑色圆圈绘制。

如图4中所示，存在如下问题：当横向移位x等于0时，传输效率为约98%，而当横向移位x是0.375D时，传输效率下降至82%。

此外，如图16中所示，另一个电力供应系统1具有连接到电力供应侧螺旋线圈33和电力接收侧螺旋线圈51的两端电容器C1、C2。电容器C1、C2被设置用于调节谐振频率并且根据电力供应侧螺旋线圈33和电力接收侧螺旋线圈51的匝数N而被设定成能够获得期望的谐振频率f0的值。一般而言，在设置有电容器C1、C2的该电力供应系统1中，电力供应侧螺旋线圈31和电力接收侧螺旋线圈51具有等于1的匝数。

然而，在上述传统产品的电力供应系统1中，存在如下问题：取决于产品，在谐振频率f0下的传输效率下降。发明人探究了这种问题的原因并且发现这种问题是由电容器C1、C2中的变化所引起。一般而言，保证的是市售电容器具有约±5%至约±10%的电容。因此，期望电容器C1、C2的变化在这种范围内。图17示出当电容器C1、C2的电容变化了±5%和±10%时，在谐振频率f0附近的传输效率的模拟结果。

如在图17中能够看到的，对其中电容器C1、C2的电容C没有误差地是期望电容Cs的传统产品a1，以及对于具有不超过约±5%的误差的传统产品a2、a3，在谐振频率f0下的传输效率等于或大于90%。另一方面，对于具有±10%的误差的传统产品a4、a5，在谐振频率f0下的传输效率下降至约50%。

引用列表

文献1：A.Kurs,A.Karalis,R.Moffatt,J.D.Joannopoulous,P.Fisher,M.Soljacic,Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances,Sience,Vol.317,pp.83-86,July6,2007