CN105191061B - 无线电力传输系统 - Google Patents
无线电力传输系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105191061B CN105191061B CN201480015084.4A CN201480015084A CN105191061B CN 105191061 B CN105191061 B CN 105191061B CN 201480015084 A CN201480015084 A CN 201480015084A CN 105191061 B CN105191061 B CN 105191061B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- power transmission
- current
- capacitor
- collecting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 135
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 98
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 22
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000024241 parasitism Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/22—Capacitive coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
-
- H02J7/025—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
送电装置(101)具有串联连接在有源电极(11)与无源电极(12)间的电容器(31、32)。受电装置(201)具有串联连接在有源电极(21)以及无源电极(22)间的电容器(33、34)。在用Caa表征有源电极(11、21)间的电容、用Cpp表征无源电极(12、22)间的电容、用X1、X2、X3、X4表征电容器(31、32、33、34)的电抗时，设定有源电极(11、21)、无源电极(12、22)、以及电容器(31、32、33、34)，以满足Cpp/Caa＝X1/X2＝X3/X4，且满足Cpp≥Caa。由此提供能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化的无线电力传输系统。
Description
技术领域
本发明涉及通过电容耦合(电场耦合)传输电力的无线电力传输系统。
背景技术
作为无线电力传输系统，在专利文献1公开了通过电容耦合传输电力的系统。专利文献1所记载的无线电力传输系统，由具备高频高压发生器、无源电极以及有源电极的送电装置、和具备高频高压负载、无源电极以及有源电极的受电装置构成。并且，通过使送电装置的有源电极和受电装置的有源电极隔着间隙接近，使2个电极彼此电容耦合，从送电装置向受电装置传输电力。在该电容耦合方式的无线电力传输系统中，有能使单位面积的传输电力较大、以及能使搭载面内的位置自由度较高这样的优点。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特表2009-531009号公报
发明的概要
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的无线电力传输系统中，若受电装置的基准电位相对于大地电位发生变动，则有如下那样的问题：在例如触控面板那样由人触摸的器件等中，在电力传输中出现受电装置的负载电路的误动作。另外，若送电装置的基准电位相对于大地电位发生变动，则有产生向电源线的不需要传导噪声这样的问题。为此，在电容耦合方式的无线电力传输系统中，电力传输中的基准电位变动的抑制变得重要。
发明内容
为此，本发明的目的在于，提供能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化的无线电力传输系统。
用于解决课题的手段
本发明的电力传输系统的特征在于，电力传输系统具备：送电装置，其从供电电路对第1电极与第2电极间供电交流电压；和受电装置，其将在与所述第1电极对置的第3电极、和与所述第2电极对置的第4电极间产生的交流电压提供给负载电路，所述送电装置具有：第1电抗元件，其第1端与所述第1电极连接，第2端与所述送电装置的基准电位连接；和第2电抗元件，其第1端与所述第2电极连接，第2端与所述送电装置的基准电位连接，所述受电装置具有：第3电抗元件，其第1端与所述第3电极连接，第2端与所述受电装置的基准电位连接；和第4电抗元件，其第1端与所述第4电极连接，第2端与所述受电装置的基准电位连接，在用Caa表征在所述第1电极与所述第3电极间产生的电容、用Cpp表征在所述第2电极与所述第4电极间产生的电容、用X1表征所述第1电抗元件的电抗、用X2表征所述第2电抗元件的电抗、用X3表征所述第3电抗元件的电抗、用X4表征所述第4电抗元件的电抗时，设定所述第1电极、所述第2电极、所述第3电极以及所述第4电极、还有所述第1电抗元件、所述第2电抗元件、所述第3电抗元件以及所述第4电抗元件，以使得在所述交流电压的基频下满足Cpp/Caa＝X1/X2＝X3/X4，且满足Cpp≥Caa。
在该构成中，通过使用4个电抗元件，使在第1电极与第3电极间产生的电容Caa、和在第2电极与第4电极间产生的电容Cpp之比一致，能使送电装置侧基准电位点与受电装置侧基准电位点的电位差为0。由此减低了受电装置侧基准电位的电位变动，从而能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化。
另外，由于第3电抗元件X3以及第4电抗元件X4不含电阻分量，因此能在宽的频带的范围减低受电侧基准电位的电位变动。虽然设为电抗元件(电阻分量为零)，但实际的元件中是包含电阻分量的。在此，使电阻分量相对于电抗成分足够小。
也可以构成为：设置所述送电装置，在所述第1电极与所述第2电极间配置所述供电电路，所述送电装置具有与基准电位连接的屏蔽电极，所述第1电抗元件的第2端、以及所述第2电抗元件的第2端与所述屏蔽电极连接。
在此，屏蔽电极为了抑制从送电装置内的供电电路产生的噪声的辐射而设。在该构成中，第1电抗元件以及第2电抗元件的连接点经由该屏蔽电极与基准电位连接。并且，通过将有遮蔽噪声程度的面积的屏蔽电极加进构成送电侧基准电位的导体，能谋求送电装置侧基准电位的稳定化。由此，能避免由于送电装置的基准电位相对于大地电位变动而发生不需要的噪声向电源线传导(泄漏)这样的问题。此外，由于能使送电装置侧基准电位点与受电装置侧基准电位点的电位差为0，因此还减低了受电装置侧基准电位的电位变动，能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化。
也可以构成为：设置所述受电装置，在所述第3电极与所述第4电极间配置所述负载电路，所述受电装置具有与基准电位连接的屏蔽电极，所述第3电抗元件的第2端、以及所述第4电抗元件的第2端与所述屏蔽电极连接。
在此，屏蔽电极为了抑制从受电装置内的高电压部(负载电路)产生的噪声的辐射而设。在该构成中，第3电抗元件以及第4电抗元件的连接点经由该屏蔽电极与基准电位连接。并且，通过将有遮蔽噪声程度的面积的屏蔽电极加进构成受电侧基准电位的导体，能谋求受电装置侧基准电位的稳定化，因此能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化。此外，由于能使送电装置侧基准电位点与受电装置侧基准电位点的电位差为0，还减低了送电装置侧基准电位的电位变动，因此能避免送电装置的基准电位相对于大地电位变动引起的、发生不需要的噪声向电源线传导(泄漏)的问题。
也可以构成为：所述第1电抗元件、所述第2电抗元件、所述第3电抗元件以及所述第4电抗元件的至少一者包含可变电抗元件。
在该构成中，即使是安装元件之后，也能满足使送电装置侧基准电位点与受电装置侧基准电位点的电位差为0的Cpp/Caa＝X1/X2＝X3/X4的条件。
发明的效果
根据本发明，减低了受电装置侧基准电位的电位变动，能使受电装置侧的负载电路的动作稳定化。
附图说明
图1是实施方式所涉及的无线电力传输系统的电路图。
图2是概念性地表征构成电力传输系统的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
图3是概念性地表征构成电力传输系统的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
图4是在使负载电路RL侧为无负载状态的情况下省略了一部分的无线电力传输系统的等效电路图。
图5是取出桥电路而简化的无线电力传输系统的等效电路图。
图6是在不使负载电路RL侧为无负载状态的情况下省略了一部分的无线电力传输系统的等效电路图。
图7是对图6所示的电容器以及电阻进行了Δ-Y变换的情况下的电路图。
图8是概念性地表征另外示例的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
图9是实施方式2所涉及的无线电力传输系统的等效电路图。
图10是概念性地表征构成实施方式3所涉及的无线电力传输系统的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
图11是图10所示的无线电力传输系统的电路图。
图12概念性地表征调整寄生电容的情况下的构成无线电力传输系统的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是实施方式所涉及的无线电力传输系统301的电路图。无线电力传输系统301具备送电装置101和受电装置201。受电装置201具备负载电路RL。在该负载电路RL中包括二次电池和其充电电路、以及作为输入单元的触控面板(未图示)等。并且，受电装置201例如是便携电子设备。作为便携电子设备，能举出便携电话机、PDA、便携音乐播放器、笔记本型PC、数码相机等。将受电装置201载置在送电装置101，送电装置101对受电装置201的二次电池进行充电。触控面板将该二次电池作为电力源进行驱动。
在图1中，送电装置101的高频高压发生电路1产生例如100kHz～数十MHz的高频电压。高频高压发生电路1所产生的电压在通过升压变压器T1而升压后施加在有源电极11与无源电极12间。升压变压器T1的漏电感Lleak和在有源电极11与无源电极12间产生的电容器Cs1构成谐振电路。电容器Cs1既可以是实际元件，也可以是寄生电容。
另外，有源电极11相当于本发明所涉及的第1电极，无源电极12相当于本发明所涉及的第2电极。
在有源电极11与无源电极12间串联连接电容器31、32。详细地，在有源电极11侧连接电容器31，在无源电极12侧连接电容器32。使电容器31和电容器32的连接点与送电装置101的基准电位连接。电容器31、32既可以是实际元件，也可以是在有源电极11或无源电极12与送电装置的基准电位间构成的寄生电容，或者还可以是它们的组合。另外，在该电容器31、32中也可以包括升压变压器T1的线间电容。
电容器31相当于本发明所涉及的第1电抗元件，电容器32相当于本发明所涉及的第2电抗元件。
在将受电装置201载置于送电装置101时，受电装置201的有源电极21与送电装置101的有源电极11对置，无源电极22与无源电极12对置。在送电装置101侧对有源电极11与无源电极12间施加电压的情况下，有源电极11、21进行电容耦合，另外，无源电极12、22也进行电容耦合。通过该电容耦合而在有源电极21与无源电极22间感应出电压，从送电装置101向受电装置201传输电力。
有源电极21相当于本发明所涉及的第3电极，无源电极22相当于本发明所涉及的第4电极。
在有源电极21与无源电极22间串联连接电容器33、34。详细地，在有源电极21侧连接电容器33，在无源电极22侧连接电容器34。使电容器33、34的连接点与受电装置201的基准电位连接。电容器33、34既可以是实际元件，也可以是在有源电极21或无源电极22与受电装置的基准电位间构成的寄生电容，还可以是它们的组合。另外，在该电容器33、34中也可以包括降压变压器T2的线间电容。
电容器33相当于本发明所涉及的第3电抗元件，电容器34相当于本发明所涉及的第4电抗元件。
在有源电极21与无源电极22间感应出的电压，在通过降压变压器T2降压后，用电感器LL、二极管D1、D2以及DC-DC转换器25进行整流平滑，然后施加给负载电路RL。另外，降压变压器T2的1次线圈和图1所示的在有源电极21与无源电极22间产生的电容器Cs2构成谐振电路。电容器Cs2既可以是实际元件，也可以是寄生电容。
图1所示的电容器Ca是在有源电极11、21间产生的(等效地连接的)电容，电容器Cp是在无源电极12、22间产生的(等效地连接的)电容。并且，若用Caa表征电容器Ca的电容，用Cpp表征电容器Cp的电容，则有源电极11、21以及无源电极12、22形成为Caa≤Cpp的关系成立。通过使该关系成立，能仅在有源电极11、21产生高的电压，在无源电极12、22产生相对较低的电压。
另外，电容器31、32、33、34以受电装置201的基准电位的稳定化为目的而设。电容器31、32、33、34各自的电容值，根据和Ca、Cp的电容比的关系进行设定。关于其设定方法之后详述。
另外，在送电装置101中，将电容器Cs1、31、32的合成电容和升压变压器T1的漏电感Lleak的谐振频率设定在高频高压发生电路1所产生的高频电压的频率附近。另外，在受电装置201中，将电容器Cs2、33、34的合成电容和降压变压器T2的1次侧励磁电感的谐振频率设定在高频高压发生电路1所产生的高频电压的频率附近。由此，将受电装置201载置在送电装置101，相互的有源电极11、21、无源电极12、22进行电容耦合，在从送电装置101向受电装置201传输电力时，通过相互的谐振电路进行耦合来形成复合谐振，在高频高压发生电路1所产生的高频电压的频率附近能进行损耗少的电力传输。
图2以及图3是概念性地表征构成电力传输系统301的送电装置101以及受电装置201的主要部分的截面图。图2是Caa＜Cpp的关系成立的情况下的截面图，图3是Caa＝Cpp的关系成立的情况下的截面图。
在送电装置101的筐体10的上表面(载置受电装置201的面)附近设置有源电极11和无源电极12。该筐体10例如是ABS树脂等的塑料的成型体，在筐体10的内部将有源电极11以及无源电极12一体成型，由此使筐体10的外表面成为绝缘结构。
将有源电极11以及无源电极12设置在同一面内，且设置无源电极12，与有源电极11的周围分开地将其包围。由于通过用无源电极12包围有源电极11能得到无源电极遮蔽有源电极的效果，因而能抑制产生更高电压的有源电极11、21的电容耦合所引起的噪声的辐射。
另外，在送电装置101的筐体10的底面附近的与有源电极11以及无源电极12对置的位置，设置有屏蔽电极13。设置屏蔽电极13，来遮蔽成为高电压部的有源电极11以及无源电极12、与接地(大地)间。使该屏蔽电极13与送电装置101的基准电位连接。在本实施方式中，屏蔽电极13的基准电位是大地电位。另外，还可以沿着筐体10在筐体10的侧面也设置屏蔽电极13。另外，屏蔽电极13也可以不与大地连接。
在有源电极11与无源电极12间串联连接电容器31、32。使电容器31、32的连接点与屏蔽电极13连接，并经由屏蔽电极13与基准电位连接。
在筐体10内设置包括高频高压发生电路1以及升压变压器T1的高频高压发生电路。该高频高压发生电路对有源电极11与无源电极12间施加高频的高电压。使升压变压器T1的1次侧经由屏蔽电极13与基准电位连接。
在受电装置201的筐体20的底面(载置在送电装置101的上表面的面)附近，设置有源电极21和无源电极22。该筐体20例如是ABS树脂等的塑料的成型体，通过在筐体20的内部将有源电极21以及无源电极22一体成型而使筐体20的外表面成为绝缘结构。
和送电装置101同样，将有源电极21以及无源电极22设置在同一面内，且设置无源电极22，与有源电极21的周围分开地将其包围。另外，在筐体20的上表面附近的与有源电极21以及无源电极22对置的位置，设置有屏蔽电极23。使该屏蔽电极23与受电装置201的基准电位连接。
在Caa＜Cpp的情况下(图2)，将无源电极12、22的面积形成得大于有源电极11、21的面积。在这种情况下，在有源电极11与21间产生的电压大于在无源电极12与22间产生的电压。另外，在Caa＝Cpp的情况下(图3)，将有源电极11、21的面积形成为与无源电极12、22的面积相同大小。这种情况下，在有源电极11与21间产生的电压、和在无源电极12与22间产生的电压相等。
在有源电极21与无源电极22间串联连接电容器33、34。使电容器33、34的连接点与屏蔽电极23连接，并经由屏蔽电极23与受电装置201的基准电位连接。另外，还可以沿着筐体20在筐体20的侧面也设置屏蔽电极23。
在筐体20内，设置接收在有源电极21与无源电极22间感应出的电压的受电侧电路24。受电侧电路24包括图1的降压变压器T2、电感器LL、二极管D1、D2、DC-DC转换器25以及负载电路RL等。该受电侧电路24(具体为降压变压器T2的2次侧)经由屏蔽电极23与受电装置201的基准电位连接。
以下详述电容器31、32、33、34的设定方法。以下，说明使负载电路RL侧为无负载状态的情况、和不使负载电路RL侧为无负载状态的情况的各自的设定方法。
图4是在使负载电路RL侧为无负载状态的情况下省略了一部分的无线电力传输系统301的等效电路图。在图4中，主要示出由电容器31、32、33、34以及电容器Ca、Cp构成的电路，省略其它电路，例如受电装置201的受电侧电路24等。另外，图4所示的TG是送电装置101的基准电位点，RG是受电装置201的基准电位点。
在图4中，用Z1、Z2表征电容器31、32的阻抗。另外，用Z3表征电容器33以及电容器Ca的串联电路的阻抗，用Z4表征电容器34以及电容器Cp的串联电路的阻抗。阻抗Z1、Z2表征为
Z1＝R1+jX1...(1)
Z2＝R2+jX2...(2)。
另外，若分别用R3+jX3以及R4+jX4表征电容器33、34的阻抗，则阻抗Z3、Z4表征为
Z3＝1/jωCaa+R3+jX3...(3)
Z4＝1/jωCpp+R4+jX4...(4)。
设定电容器31、32、33、34的各电容，使得在有源电极11、21间产生的电容Caa、和在无源电极12、22间产生的电容Cpp之比一致。即，设定电容器31、32、33、34，使得在来自高频高压发生电路1的交流电压的基频(基本频率)下，满足以下的式(5)的条件。
Cpp/Caa＝X1/X2＝X3/X4...(5)
另外，如上述那样是Caa≤Cpp。
通过满足式(5)的条件，送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。这是因为由电容器31、32、33、34以及电容器Ca、Cp构成的电路形成了桥电路。在图5示出该桥电路。图5是取出桥电路而简化的无线电力传输系统301的等效电路图。在图5中，用和各阻抗Z1、Z2、Z3、Z4相同的标号表征阻抗元件的电路。
如图5所示那样，阻抗元件Z1与阻抗元件Z2的连接点是送电装置侧基准电位点TG，阻抗元件Z3与阻抗元件Z4的连接点是受电装置侧基准电位点RG。该桥电路的平衡条件为
Z1/Z2＝Z3/Z4...(6)
若满足该平衡条件，则送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。
若将根据所述式(1)～(4)以及式(6)算出的数式的实部以及虚部设为零，则得到以下的式(7)以及式(8)。
[数式1]
若忽视电阻分量，则根据式(7)而成为以下的式(9)。
[数式2]
若设为k＝Cpp/Caa、k1＝X1/X2、k2＝X3/X4，则式(9)成为以下的式(10)。
[数式3]
其结果成为k＝k1＝k2，前述的式(5)成立。如此，通过设计电容器31、32、33、34、有源电极11、21以及无源电极12、22来满足式(5)的条件，送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。
图6是不使负载电路RL侧为无负载状态的情况下，省略一部分的无线电力传输系统301的等效电路图。图6所示的电路是在图4所示的电路基础上附加电阻R的构成。图7是对图6所示的电容器33、34以及电阻R进行了Δ-Y变换的情况下的电路。
图7所示的Za、Zb的阻抗用以下的式(11)以及式(12)表征。
[数式4]
并且，若根据桥电路的平衡条件而满足以下的式(13)，则送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。
[数式5]
若忽视电阻分量R1、R2、R3、R4，设为k＝Cpp/Caa、k1＝X1/X2、k2＝X3/X4，则从式(13)成为以下的式(14)。
[数式6]
在式(14)中，在k＝k1＝k2的情况下，不管电阻R以及ωCaa如何，式(14)都成立。即，前述的式(13)成立，送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。
若无论是使负载电路RL侧为无负载状态的情况，还是不使负载电路RL侧为无负载状态的情况，送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差都为0，则受电装置侧基准电位点RG的电位等于送电装置101的接地电位。通常由于送电装置101的地(ground)电位是接地电位(大地电位)，若使所述式(5)或式(13)的平衡条件得到满足，则能使受电装置201侧的基准电位也接近于接地电位(大地电位)。由此，在受电装置201具有由人进行触摸来静电地进行输入的器件(静电电容型触控面板)的情况下，即使在从送电装置101向受电装置201的电力传输中操作触控面板，也能不受理输入、或者消除进行了不小心的输入这样的误动作。
另外，电容器31、32、33、34可以任意1个或全部是可变电容器。这种情况下，在安装电容器34后也能满足式(5)或式(13)。并且，能使送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差为0，从而能实现受电装置201侧的基准电位的稳定化。
另外，在本实施方式中，将送电装置101的基准电位设为大地电位，但送电装置101的基准电位也可以不是大地电位。即使是这种情况，由于在送电装置101的筐体大于受电装置201的情况下等，送电装置101的基准电位比受电装置201的基准电位更稳定化，因此通过控制受电装置201的基准电位，使其与送电装置101的基准电位大致相等，从而即使在从送电装置101向受电装置201的电力传输中操作触控面板，也能消除误动作。
图8是概念性地表征另外示例的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。如图8所示那样，也可以将受电装置201的基准电位设为大地电位。在这种情况下，也是通过满足所述式(5)或式(13)的平衡条件，能使送电装置101的基准电位为受电装置201的基准电位即大地电位。
(实施方式2)
在实施方式2所涉及的无线电力传输系统中，受电装置和实施方式1相异。以下对该相异点进行说明。
图9是实施方式2所涉及的无线电力传输系统302的等效电路图。无线电力传输系统302具备送电装置102和受电装置202。送电装置102由于和实施方式所涉及的送电装置101相同，因此省略说明。
在受电装置202设置串联连接在有源电极21与无源电极22间的电感器35、36。详细地，在有源电极21侧连接电感器35，在无源电极22侧连接电感器36。使电感器35、36的连接点与受电装置202的基准电位连接。电感器35相当于本发明所涉及的第3电抗元件，电感器36相当于本发明所涉及的第4电抗元件。另外，也可以用电容器31、32代替电感器。进而，前述的电感器35、36等也可以是可变电感元件。
另外，受电装置202的其它部分由于与实施方式1相同，因此省略说明。
由电容器31、32、电感器35、36以及电容器Ca、Cp构成的电路和实施方式1的图5或图7同样地形成桥电路。若用L1、L2表征电感器35、36的电感，则各个电抗X5、X6是X5＝ωL1、X6＝ωL2。该电抗X5、X6相当于图5所示的Z3、Z4(其中标号相反)。并且，根据式(5)或式(13)，成为
Cpp/Caa＝X1/X2＝L1/L2...(15)。
通过设计电容器31、32、电感器35、36、有源电极11、21以及无源电极12、22，以满足式(15)的条件，送电装置侧基准电位点TG与受电装置侧基准电位点RG的电位差成为0。若使送电装置侧基准电位点TG与电力送电装置的接地电位连接，则受电装置侧基准电位点RG的电位等于电力送电装置的接地电位。通常由于送电装置101的地电位是接地电位(大地电位)，因此若是所述式(15)的平衡条件得到满足，还能使受电装置202侧的基准电位也接近于接地电位(大地电位)。由此，在受电装置202具有由人进行触摸而静电地进行输入的器件(电容型触控面板)的情况下，即使在从送电装置101向受电装置202的电力传输中操作了触控面板，也能消除受电装置202的负载电路RL的误动作。
(实施方式3)
在本实施方式所涉及的无线电力传输系统中，以在送电装置以及受电装置内产生的寄生电容构成相当于实施方式1中说明的电容器31、32、33、34的电容，来使受电装置的基准电位稳定化。以下对该相异点进行说明。
图10是概念性地表征构成实施方式3所涉及的无线电力传输系统303的送电装置103以及受电装置203的主要部分的截面图。图11是图10所示的无线电力传输系统303的电路图。另外，在图11中，电容器Cs1、Cs2省略图示。
在无线电力传输系统303中，送电装置103以及受电装置203分别具备与各自的装置的基准电位连接的屏蔽电极13A、23A。屏蔽电极13A配置在有源电极11以及无源电极12的近旁，和屏蔽电极13相同电位。屏蔽电极23A配置在有源电极21以及无源电极22的近旁，和屏蔽电极23相同电位。
在将受电装置203载置在送电装置103的情况下，在屏蔽电极13A、23A间，有源电极11、21以及无源电极间12、22介于其间而存在。通过在屏蔽电极13A、23A夹入高电位部分(有源电极11、21)，能抑制在有源电极11、21间、以及无源电极间12、22间产生的电场的泄漏(噪声的辐射)。
通过在送电装置103中将屏蔽电极13A设置在有源电极11以及无源电极12的近旁，在屏蔽电极13A与有源电极11间、以及屏蔽电极13A与无源电极12间分别产生寄生电容。在此，用电容器41表征在屏蔽电极13A与有源电极11间产生的寄生电容，用电容器42表征在屏蔽电极13A与无源电极12间产生的寄生电容。
另外，通过在受电装置203中将屏蔽电极23A设置在有源电极21以及无源电极22的近旁，在屏蔽电极23A与有源电极21间、以及屏蔽电极23A与无源电极22间分别产生寄生电容。在此，用电容器43表征在屏蔽电极23A与有源电极21间产生的寄生电容，用电容器44表征在屏蔽电极23A与无源电极22间产生的寄生电容。
电容器41相当于本发明所涉及的第1电抗元件，电容器42相当于本发明所涉及的第2电抗元件。另外，电容器43相当于本发明所涉及的第3电抗元件，电容器44相当于本发明所涉及的第4电抗元件。
送电装置103具备连接在有源电极11与屏蔽电极13A间的电容器Δ41、和连接在无源电极12与屏蔽电极13A间的电容器Δ42。通过该连接构成，如图11所示那样，成为电容器Δ41相对于电容器41并联连接、电容器Δ42相对于电容器42并联连接的构成。
受电装置103具备连接在有源电极21与屏蔽电极23A间的电容器Δ43、和连接在无源电极22与屏蔽电极23A间的电容器Δ44。通过该连接构成，如图11所示那样，成为电容器Δ43相对于电容器43并联连接、电容器Δ44相对于电容器44并联连接的构成。
在该电路中，并联连接的电容器41、Δ41相当于实施方式1中说明的电容器31。同样地，并联连接的电容器42、Δ42、并联连接的电容器43、Δ43、以及并联连接的电容器44、Δ44分别相当于实施方式1中说明的电容器32、33、34。并且如实施方式1中说明的那样，对各电容的值进行设定，以使在有源电极11、21间产生的电容Caa、和在无源电极12、22间产生的电容Cpp之比一致。
相当于电容器31的并联连接的电容器41、Δ41当中的电容器41是寄生电容。因此，电容器Δ41的电容由实际元件的电容构成，按照电容器41的电容来适宜决定。同样地，电容器Δ42、Δ43、Δ44各自的电容也由实际元件的电容构成，按照寄生电容的电容器42、43、44的电容来适宜决定。然后，通过连接适宜决定的电容的电容器Δ41、Δ42、Δ43、Δ44，能满足式(5)或式(13)的平衡条件，并使受电装置203侧的基准电位为受电装置203的基准电位即大地电位。
另外，也可以在屏蔽电极13A、23A形成孔，来调整在屏蔽电极13A、23A、与有源电极11、21以及无源电极12、22间产生的寄生电容。
图12是概念性地表征调整寄生电容的情况下的构成无线电力传输系统303的送电装置以及受电装置的主要部分的截面图。
在该示例中，构成为：在屏蔽电极13A形成孔H1、H2、H3，在该孔H1、H2、H3穿过与有源电极11以及无源电极12连接的布线。另外，构成为：在屏蔽电极23A形成孔H4、H5、H6，在该孔H4、H5、H6穿过与有源电极21以及无源电极22连接的布线。
在该构成中，屏蔽电极13A、23A、与有源电极11、21以及无源电极12、22的对置面积，相应屏蔽电极13A、23A形成孔的量而缩小，在电极间产生的寄生电容也变小。即，由于能通过在屏蔽电极13A、23A形成孔来调整电容器41、42、43、44的电容，因此有时通过将孔的直径调整得大或小，即使不设置电容器Δ41、Δ42、Δ43、Δ44，也能满足式(5)或式(13)的平衡条件。
另外，由于布线穿过孔H1～H6，因而有时会在布线与屏蔽电极13A、23A间产生寄生电容。这种情况下，也可以考虑该寄生电容来调整电容器41、42、43、44的电容。此外，也可以考虑在送电装置103以及受电装置203内产生的寄生电容来调整电容器41、42、43、44的电容。
另外，如图10所示那样，即使在未形成使布线穿过的孔的情况下，与有源电极11、21以及无源电极12、22连接的布线有时也穿过屏蔽电极13A、23A的近旁。另外，在图12的构成中，也可以通过进一步设置图10所示那样的由实际元件的电容构成的电容器Δ41、Δ42、Δ43、Δ44来调整电容。
进而，为了与布线无关地调整寄生电容，也可以在与布线穿过的位置不同的位置，在屏蔽电极13A、23A形成孔。
标号的说明
1 高频高压发生电路(供电电路)
11、21、有源电极
12、22 无源电极
13、23 屏蔽电极
25 DC-DC转换器
31、41 电容器(第1电抗元件)
32、42 电容器(第2电抗元件)
33、43 电容器(第3电抗元件)
34 电容器(第4电抗元件、可变电抗元件)
44 电容器(第4电抗元件)
35 电感器(第3电抗元件)
36 电感器(第4电抗元件)
Δ41、Δ42、Δ43、Δ44 电容器
101、102、103 送电装置
201、202、203 受电装置
301、302、303 无线电力传输系统
T1 升压变压器(供电电路)
T2 降压变压器
RL 负载电路
Cs1、Cs2 电容器
Lleak 漏电感
LL 电感器
D1、D2 二极管
Claims (4)
1.一种无线电力传输系统，具备：
送电装置，其从供电电路对第1电极与第2电极间供电交流电压；和
受电装置，其将在与所述第1电极对置的第3电极、和与所述第2电极对置的第4电极间产生的交流电压提供给负载电路；
所述送电装置具有：
第1电抗元件，其第1端与所述第1电极连接，第2端与所述送电装置的基准电位连接；和
第2电抗元件，其第1端与所述第2电极连接，第2端与所述送电装置的基准电位连接，
所述受电装置具有：
第3电抗元件，其第1端与所述第3电极连接，第2端与所述受电装置的基准电位连接；和
第4电抗元件，其第1端与所述第4电极连接，第2端与所述受电装置的基准电位连接，
在用Caa表征在所述第1电极与所述第3电极间产生的电容、用Cpp表征在所述第2电极与所述第4电极间产生的电容、用X1表征所述第1电抗元件的电抗、用X2表征所述第2电抗元件的电抗、用X3表征所述第3电抗元件的电抗、用X4表征所述第4电抗元件的电抗时，
设定所述第1电极、所述第2电极、所述第3电极以及所述第4电极、还有所述第1电抗元件、所述第2电抗元件、所述第3电抗元件以及所述第4电抗元件，使得在所述交流电压的基频下满足Cpp/Caa＝X1/X2＝X3/X4，且满足Cpp≥Caa。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，
设置所述送电装置，在所述第1电极与所述第2电极间配置所述供电电路，所述送电装置具有与基准电位连接的屏蔽电极，
所述第1电抗元件的第2端、以及所述第2电抗元件的第2端与所述屏蔽电极连接。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其中，
设置所述受电装置，在所述第3电极与所述第4电极间配置所述负载电路，所述受电装置具有与基准电位连接的屏蔽电极，
所述第3电抗元件的第2端、以及所述第4电抗元件的第2端与所述屏蔽电极连接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的无线电力传输系统，其中，
所述第1电抗元件、所述第2电抗元件、所述第3电抗元件以及所述第4电抗元件的至少一者包含可变电抗元件。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013-056855 | 2013-03-19 | ||
| JP2013056855 | 2013-03-19 | ||
| JP2014031873 | 2014-02-21 | ||
| JP2014-031873 | 2014-02-21 | ||
| PCT/JP2014/056837 WO2014148369A1 (ja) | 2013-03-19 | 2014-03-14 | ワイヤレス電力伝送システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105191061A CN105191061A (zh) | 2015-12-23 |
| CN105191061B true CN105191061B (zh) | 2017-11-14 |
Family
ID=51580055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480015084.4A Active CN105191061B (zh) | 2013-03-19 | 2014-03-14 | 无线电力传输系统 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9866038B2 (zh) |
| JP (1) | JP5790897B2 (zh) |
| CN (1) | CN105191061B (zh) |
| GB (1) | GB2526711B (zh) |
| WO (1) | WO2014148369A1 (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9561145B2 (en) | 2012-02-07 | 2017-02-07 | Roger P. Jackson | Fail-safe release mechanism for use with patient positioning support apparati |
| JP6112235B2 (ja) * | 2014-02-07 | 2017-04-12 | 株式会社村田製作所 | 電力伝送システム |
| JP5983905B2 (ja) * | 2014-06-03 | 2016-09-06 | 株式会社村田製作所 | 電力伝送システム |
| WO2016161280A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-06 | The Regents Of The University Of Michigan | Double-sided lclc-compensated topology for capacitive power transfer |
| CA2985091C (en) * | 2015-05-04 | 2023-09-26 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Wireless power transfer |
| CN109643912B (zh) * | 2016-08-26 | 2022-08-30 | 麦克赛尔株式会社 | 非接触受电装置、非接触输电装置和非接触输受电装置 |
| JP6590112B2 (ja) * | 2017-05-26 | 2019-10-16 | 株式会社村田製作所 | 双方向ワイヤレス電力伝送システム |
| JP2019009981A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 無線電力伝送システム、送電装置、および受電装置 |
| CN107658994B (zh) * | 2017-11-13 | 2019-11-08 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种无线电能传输系统 |
| WO2020064114A1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Abb Schweiz Ag | Inhibitor module and shielding arrangements for high voltage equipment |
| US11923760B2 (en) | 2019-03-25 | 2024-03-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Switching power supply apparatus for reducing common mode noise due to line-to-ground capacitances |
| JP7259970B2 (ja) * | 2019-08-19 | 2023-04-18 | オムロン株式会社 | 無線電力伝送システム |
| WO2022075092A1 (ja) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 無線電力伝送システム、送電装置、および移動体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102959830A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-03-06 | 株式会社村田制作所 | 高频电力设备、电力发送设备和电力传输系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8242638B2 (en) | 2006-03-21 | 2012-08-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Device for transporting energy by partial influence through a dielectric medium |
| JP2009089520A (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Takenaka Komuten Co Ltd | 電力供給システム |
| JP4557049B2 (ja) | 2008-06-09 | 2010-10-06 | ソニー株式会社 | 伝送システム、給電装置、受電装置、及び伝送方法 |
| JP5415780B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2014-02-12 | 健一 原川 | 電力供給システム、及びそのための可動体と固定体 |
| WO2012157011A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power transmission device and power transfer system |
| BR112013033325A2 (pt) | 2011-07-01 | 2016-11-29 | Rhodia Operations | concentrado emulsionável compreendendo um composto de dinitroanilina |
| JP6118320B2 (ja) * | 2011-08-16 | 2017-04-19 | フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ | 容量性電力伝送を用いた配電のための広表面導電層 |
| JP5472547B2 (ja) | 2011-11-14 | 2014-04-16 | 株式会社村田製作所 | 電力伝送システム |
| US9748801B2 (en) * | 2013-10-09 | 2017-08-29 | Philips Lighting Holding B.V. | System for capacitively driving a load |
-
2014
- 2014-03-14 GB GB1512805.1A patent/GB2526711B/en active Active
- 2014-03-14 JP JP2015506737A patent/JP5790897B2/ja active Active
- 2014-03-14 CN CN201480015084.4A patent/CN105191061B/zh active Active
- 2014-03-14 WO PCT/JP2014/056837 patent/WO2014148369A1/ja active Application Filing
-
2015
- 2015-09-18 US US14/858,078 patent/US9866038B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102959830A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-03-06 | 株式会社村田制作所 | 高频电力设备、电力发送设备和电力传输系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9866038B2 (en) | 2018-01-09 |
| JPWO2014148369A1 (ja) | 2017-02-16 |
| GB2526711B (en) | 2019-05-29 |
| GB2526711A (en) | 2015-12-02 |
| GB201512805D0 (en) | 2015-09-02 |
| US20160006271A1 (en) | 2016-01-07 |
| WO2014148369A1 (ja) | 2014-09-25 |
| JP5790897B2 (ja) | 2015-10-07 |
| CN105191061A (zh) | 2015-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105191061B (zh) | 无线电力传输系统 | |
| CN102754306B (zh) | 功率传输系统 | |
| Huang et al. | Z-impedance compensation for wireless power transfer based on electric field | |
| CN103283119B (zh) | 无线电力输送系统、送电装置及受电装置 | |
| JP5692426B2 (ja) | 電力伝送システム | |
| US9461507B2 (en) | Wireless power transmission system | |
| CN106655528B (zh) | 基于双侧lc网络的ecpt系统及其参数设计方法 | |
| WO2013024404A3 (en) | A conductive layer of a large surface for distribution of power using capacitive power transfer | |
| CN204992789U (zh) | 电力传输系统 | |
| CN102893494B (zh) | 电力发送设备和电力传输系统 | |
| US9300163B2 (en) | Wireless power transfer via variable coupling capacitance | |
| CN102882365A (zh) | 一种用于适配器电源的接地方法 | |
| CN104348223B (zh) | 无线装置中无线充电单元的集成 | |
| CN104934209B (zh) | 超高频功率变换器的3d集成架构 | |
| US9030053B2 (en) | Device for collecting energy wirelessly | |
| Ning et al. | Comparative analysis of LCL, LCLC, CLLC compensation networks for capacitive power transfer | |
| Kim et al. | Design of robust capacitive power transfer systems using high-frequency resonant inverters | |
| CN103021635A (zh) | 一种llc变压器及电源设备 | |
| US20180337559A1 (en) | Power limiting in a wireless power transmitter | |
| JP5716880B2 (ja) | 電力伝送システム | |
| Wu et al. | Load adaptation of capacitive power transfer system with a four-plate compact capacitive coupler | |
| CN110635573B (zh) | 套筒对嵌式电场耦合机构及其构成的ec-wpt系统 | |
| US9601928B2 (en) | Device for collecting energy wirelessly | |
| Wang | A Near-field Wireless Power Transfer System with Planar Split-ring Loops for Medical Implants | |
| CN106205981A (zh) | 变压器、包括它的变换器以及变压器制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |