CN111937271A - 送电模块、送电装置以及无线电力传输系统 - Google Patents

送电模块、送电装置以及无线电力传输系统 Download PDF

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CN111937271A CN201980021169.6A CN201980021169A CN111937271A CN 111937271 A CN111937271 A CN 111937271A CN 201980021169 A CN201980021169 A CN 201980021169A CN 111937271 A CN111937271 A CN 111937271A
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Abstract

送电模块用在能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置中。所述送电模块具备:包含2个以上的送电电极的送电电极群;连接在输出第1交流电压的第1电力变换电路与所述送电电极群之间的第1匹配电路;连接在所述第1电力变换电路或输出第2交流电压的第2电力变换电路与所述送电电极群之间的第2匹配电路。所述第1以及第2匹配电路将同相位的交流能量提供给所述送电电极群。

Description

送电模块、送电装置以及无线电力传输系统
技术领域
本公开涉及送电模块、送电装置以及无线电力传输系统。
背景技术
近年来,对便携电话机以及电动汽车等伴随移动性的设备无线地即非接触地传输电力的无线电力传输技术的开发在不断推进。在无线电力传输技术中有磁场耦合方式以及电场耦合方式等方式。在基于磁场耦合方式的无线电力传输系统中,在送电线圈与受电线圈对置的状态下,从送电线圈对受电线圈非接触地传输交流电力。专利文献1公开了磁场耦合方式的无线电力传输系统的一例。另一方面,在基于电场耦合方式的无线电力传输系统中,在一对送电电极与一对受电电极对置的状态下,从一对送电电极对一对受电电极无线地传输交流电力。专利文献2公开了这样的基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2017-147848号公报
专利文献2:JP特开2010-193692号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开提供在基于电场耦合方式的无线电力传输系统中抑制从1个送电装置对2个以上受电装置同时送电时的传输效率的降低的技术。
用于解决课题的手段
本公开的一个方案所涉及的送电模块用在能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置中。所述送电模块具备:包含2个以上的送电电极的送电电极群;连接在输出第1交流电压的第1电力变换电路与所述送电电极群之间的第1匹配电路;和连接在所述第1电力变换电路或输出第2交流电压的第2电力变换电路与所述送电电极群之间的第2匹配电路。所述第1以及第2匹配电路将同相位的交流能量提供给所述送电电极群。
本公开的总括或具体的方案能以装置、系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现。或者,也可以以系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
发明的效果
根据本公开的技术,能在基于电场耦合方式的无线电力传输系统中抑制从1个送电装置对2个以上的受电装置同时送电时的传输效率的降低。
附图说明
图1是示意表示基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。
图2是表示图1所示的无线电力传输系统的概略结构的图。
图3是示意表示基于电场耦合方式的无线电力传输系统的其他示例的图。
图4是表示图3所示的无线电力传输系统的概略结构的图。
图5是表示2台移动体要同时从送电电极群接受电力的状况的图。
图6是用于说明2台移动体同时从送电电极群接受电力的情况下产生的课题的图。
图7A是本公开的例示性的实施方式中的无线电力传输系统的概略图。
图7B是本公开的例示性的其他实施方式中的无线电力传输系统的概略图。
图8A是表示匹配电路的第1结构例的图。
图8B是表示匹配电路的第2结构例的图。
图8C是表示匹配电路的第3结构例的图。
图8D是表示匹配电路的第4结构例的图。
图8E是表示匹配电路的第5结构例的图。
图8F是表示匹配电路的第6结构例的图。
图8G是表示匹配电路的第7结构例的图。
图8H是表示匹配电路的第8结构例的图。
图8I是表示匹配电路的第9结构例的图。
图9是示意表示匹配电路中的2个电感器的结构例的图。
图10A是表示无线电力传输系统的结构例的图。
图10B是表示送电装置的其他结构例的图。
图11是示意表示逆变电路的结构例的图。
图12是示意表示整流电路的结构例的图。
图13A是表示无线电力传输系统的变形例的图。
图13B是表示无线电力传输系统的其他变形例的图。
图14A是表示无线电力传输系统的再其他变形例的图。
图14B是表示无线电力传输系统的再其他变形例的图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
在说明本公开的实施方式前,说明成为本公开的基础的见解。
图1是示意表示基于电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。所谓“电场耦合方式”,是指通过包含多个送电电极的送电电极群与包含多个受电电极的受电电极群之间的电场耦合(也称作“电容耦合”)来从送电电极群对受电电极群无线传输电力的传输方式。为了简单而说明送电电极群以及受电电极群各自包含2个电极的对的情况的示例。
图1所示的无线电力传输系统是对无人搬运车(AGV)即移动体10无线传输电力的系统。移动体10例如能在工厂或仓库中用在物品的搬运中。在该系统中,在地板面30配置平板状的一对送电电极120a、120b。移动体10具备在电力传输时与一对送电电极120a、120b对置的一对受电电极。移动体10通过一对受电电极来接受从一对送电电极120a、120b传输的交流电力。接受到的电力被提供给移动体10所具备的马达、二次电池、或者蓄电用的电容器等负载。由此进行移动体10的驱动或充电。
在图1中示出表示相互正交的X、Y、Z方向的XYZ坐标。在以下的说明中使用图示的XYZ坐标。将各送电电极所延伸的方向设为Y方向,将与各送电电极的表面垂直的方向设为Z方向,将与Y方向以及Z方向垂直的方向即送电电极的宽度方向设为X方向。另外,本申请的附图所示的结构物的朝向是考虑说明的理解容易度而设定的,本公开的实施方式并不对现实中实施时的朝向有任何限制。另外,附图所示的结构物的整体或一部分的形状以及大小也并不限制现实的形状以及大小。
图2是表示图1所示的无线电力传输系统的概略结构的图。该无线电力传输系统具备送电装置100和移动体10。
送电装置100具备送电电极群120、匹配电路180和逆变电路110。送电电极群120包含一对送电电极120a、120b。逆变电路110将从电源310输出的直流电力变换成交流电力并输出。电源310可以是交流电源。在该情况下,取代逆变电路110,将输入的交流电力变换成例如具有不同频率或电压的其他交流电力并输出。匹配电路180连接在逆变电路110与送电电极群120之间。匹配电路180使逆变电路110与送电电极群120之间的阻抗的匹配度提升。可以插入用于除去噪声分量的滤波器电路。
移动体10具备受电装置200和负载330。受电装置200具备受电电极群220、匹配电路280、整流电路210和DC/DC转换器270。受电电极群220包含一对受电电极220a、220b。整流电路210将一对受电电极220所接受到的交流电力变换成直流电力并输出。DC/DC转换器270将整流电路210输出的直流电力变换成负载330要求的电压的直流电力并提供到负载330。有时还取代整流电路210以及DC/DC转换器270而设置交流变换电路等其他种类的变换电路。在受电电极群220与整流电路210之间连接减低阻抗的不匹配的匹配电路280。也可以插入用于除去噪声分量的滤波器电路。
负载330例如是马达、蓄电用的电容器、或二次电池等消耗或蓄积电力的设备。负载330用通过送电电极群120与受电电极群220之间的电场耦合而传输的电力进行充电或驱动。
在该示例中,各送电电极120a、120b与地板面30大致平行配置,但也可以与地板面30交叉配置。例如在配置于壁的情况下,各送电电极120a、120b能与地板面30大致垂直配置。移动体10中的各受电电极220a、220b也同样可以与地板面交叉配置。将受电电极220a、220b的配置决定成与送电电极120a、120b对置的配置。
可以将送电电极120a、120b以及受电电极220a、220b各自分割成2个以上的部分。例如可以采用图3以及图4所示那样的结构。
图3是表示将送电电极120a、120b以及受电电极220a、220b各自分割成2个部分的无线电力传输系统的示例的立体图。图4是示意表示该示例中的电路结构的图。在该示例中,送电装置100具备2个第1送电电极120a和2个第2送电电极120b。受电装置200也同样具备2个第1受电电极220a和2个第2受电电极220b。在电力传输时,2个第1受电电极220a与2个第1送电电极120a分别对置,2个第2受电电极220b与2个第2送电电极120b分别对置。匹配电路180具备输出交流电力的2个端子。一方的端子与2个第1送电电极120a连接,另一方的端子与2个第2送电电极120b连接。在电力传输时,匹配电路180对2个第1送电电极120a施加第1电压,对2个第2送电电极120b施加与第1电压相反的相位的第2电压。由此,通过包含4个送电电极的送电电极群120与包含4个受电电极的受电电极群220之间的电容耦合,来无线传输电力。根据这样的结构,能得到抑制相邻的任意的2个送电电极的边界上的泄漏电场的效果。如此地,在送电装置100以及受电装置200各自中,进行送电或受电的电力的数量并不限定于2个。
在以下的实施方式中,如图1以及图2所示那样,主要说明送电装置100具备2个送电电极120a、120b、受电装置200具备2个受电电极220a、220b的结构。在本公开的实施方式中,各电极如图3以及图4例示的那样,被分割成多个部分。不管在哪种情况下,在某瞬间,被施加第1电压的电极和被施加与第1电压相反的相位的第2电压的电极交替排列而配置。在此,所谓“相反的相位”,并不限于相位差为180度的情况下,定义为包含相位差为90度到270度的范围内的情况。在本说明书中,将送电装置100所具备的多个送电电极汇总称作“送电电极群120”,将受电装置200所具备的多个受电电极汇总称作“受电电极群220”。
在以上那样的无线电力传输系统中,送电装置100被设计成能对1台移动体10效率良好地传输电力。将匹配电路180内的各电路元件的电感以及电容等的值最佳化,使得能从送电装置100对1台移动体10以高的效率传输电力。另外,能在送电电极群120的近旁配置用于抑制电场的泄漏的屏蔽构件。
另一方面,送电装置100中的送电电极群120具有比移动体10的移动方向上的尺寸长的尺寸。例如送电电极群120能具有移动体10的移动方向上的尺寸的2倍到100倍程度的尺寸。通过使用这样的长的送电电极群120,移动体10能在移动的同时进行充电。若考虑敷设这样的长的送电电极群120,则只要能从送电电极群120同时对2台以上的移动体10进行供电,就能大幅提升系统的便利性。
但若要从送电电极群120同时对2台以上的移动体10送电,就会出现阻抗的不匹配,传输效率大幅降低。为此,自从过去以来不能实现这样的系统。
图5表示2台移动体10A、10B要同时从一对送电电极120a、120b受电的状况。图6示意表示这时系统的结构。在图6中,“TX”表示是送电装置100的构成要素,“RX”表示是受电装置200的构成要素。
如图6所示那样,在第1移动体10A的受电电极群220与送电电极群120对置的状态下,考虑第2移动体10B靠近送电电极群120的状况。
送电装置100被预先设计成提高经由送电电极群120与受电电极群220之间的耦合电容对第1移动体10A传输能量时的传输效率。即,送电侧的匹配电路180预先具备针对给定的阻抗的能量传输而被最佳化的谐振电路。关于第1移动体10A,受电侧的匹配电路280也预先具备针对给定的阻抗的能量传输而被最佳化的谐振电路。
送电装置100为了对第2移动体10B也同样实现高效率的能量传输,需要在第2移动体10B中也实现与对于第1移动体10A的情况同样的条件。即,第2移动体10B内的匹配电路280也需要针对上述给定的阻抗的能量传输而被最佳化的谐振电路。在匹配电路内有谐振电路的无线电力传输系统中,在基本维持恒定的阻抗的条件下,在各个移动体10A、10B与送电装置100的1对1的关系中,能实现伴随高的传输效率的良好的传输。
但若第2移动体10B的受电电极群220与送电电极群120对置,例如要求与第1移动体10A同样的电力提供,从送电装置100提供的电力就成为2倍。其结果,送电电极群120的电极间电压差Vtx增加到
Figure BDA0002694342860000061
倍。于是,在送电装置100的匹配电路180、与各移动体10A、10B的匹配电路280间明显产生阻抗的不匹配。其结果,向各移动体10A、10B的电力传输的效率较大降低。电力传输效率的降低招致移动体侧的发热的严重化。
进而,若电极间电压差Vtx变动,则特别是送电电极周边中的泄漏电场的行为变化。特别是,由于电极间电压差Vtx的增加,在为了对1台移动体传输电力的条件而设计的泄漏对策用的屏蔽手法中,有时还会不能充分抑制向周边空间的电磁泄漏。另外,若送电电极群120的电极间电压差Vtx变高,Vtx就会接近能维持绝缘性的阈值,或者会超过阈值。在该情况下,会招致装置的短寿命化等可靠性的问题。
如此地,若2台以上的移动体10要从1台送电装置100同时接受电力的提供,就会产生阻抗的不匹配。其结果,有可能会招致传输效率的显著降低、发热的增大、送电电极群120的周边的电场泄漏的抑制水平的降低、送电电极群120的电极间电压差的增大等不优选的状况中的至少任一者。
本发明的发明者们发现上述的课题,为了解决上述课题而想到以下说明的各实施方式的结构。
本公开的一个方案所涉及的送电模块用在能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置中。所述送电模块包含:包含2个以上的送电电极的送电电极群;第1匹配电路;和第2匹配电路。所述第1匹配电路连接在输出第1交流电压的第1电力变换电路与所述送电电极群之间。所述第2匹配电路连接在所述第1电力变换电路或输出第2交流电压的第2电力变换电路与所述送电电极群之间。所述第1以及第2匹配电路将同相位的交流能量提供给所述送电电极群。
通过送电装置具备这样的送电模块,能抑制2个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下的电力传输的效率的降低。
另外,在匹配电路的数量为2个的情况下,在3个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下,传输效率降低。但在该情况下,若与没有第2匹配电路的情况比较,效率还是得到了改善。
在此,所谓“同相位的交流能量”,并不是指相位严密一致的交流能量。在本公开中,只要两者的相位差收在不足45度,就能解释为是“同相位”。
所述送电装置可以具备所述第1电力变换电路,也可以不具备。同样地,所述送电装置可以具备所述第2电力变换电路,也可以不具备。在所述送电装置具备所述第2电力变换电路的情况下,所述第2匹配电路与所述第2电力变换电路连接。在所述送电装置不具备所述第2电力变换电路的情况下,所述第2匹配电路与所述第1电力变换电路连接。
第1以及第2电力变换电路各自例如能是前述的那样的逆变电路。在该情况下,各电力变换电路将直流能量(也称作“直流电力”)变换成交流能量(也称作“交流电力”)并输出。各电力变换电路也可以是将交流电力变换成频率以及/或者电压不同的其他交流电力的交流变换电路。在使用交流电源的情况下,能使用这样的交流变换电路。
本公开的其他方案所涉及的送电装置具备:所述送电模块;所述第1电力变换电路;切换所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路之间的连接的接通/断开的开关;和控制所述开关的控制电路。在该情况下,所述第2匹配电路经由所述开关与所述第1电力变换电路连接。
根据这样的结构,能对应于与送电电极群对置的受电电极群的数量(即受电装置或移动体的数量)来切换从第2匹配电路向送电电极群的交流能量的提供的有无。
例如在1个受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路对所述开关发送将所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路的连接断开的指令。在2个以上的受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路对所述开关发送将所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路的连接接通的指令。
由此,仅在2个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下使用第2匹配电路,能抑制传输效率的降低。
本公开的其他方案所涉及的送电装置具备:所述送电模块;所述第1电力变换电路;所述第2电力变换电路;和控制所述第1以及第2电力变换电路来使得从所述第1以及第2匹配电路输出同相位的交流能量的控制电路。在该情况下,所述第2匹配电路与所述第2电力变换电路连接。
根据上述方案,设置2组电力变换电路与匹配电路的组,从所述第1以及第2匹配电路对送电电极群提供同相位的交流能量。由此,能抑制2个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下的传输效率的降低。
在1个受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路仅驱动所述第1电力变换电路,使所述第2电力变换电路的动作停止。在2个以上的受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路驱动所述第1以及第2电力变换电路的两方。
在上述方案中,在1个受电电极群与送电电极群对置的状态下,将第2电力变换电路停止,在2个以上的受电电极群与送电电极群对置的状态下,将第2电力变换电路驱动。即,对应于受电的受电电极群的数量(即受电装置或移动体的数量)来决定是否使用第2电力变换电路。由此,能抑制2个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下的传输效率的降低。另外,能抑制2个以上的受电电极群与送电电极群对置的情况下的发热的增加、送电电极周边的电场泄漏的抑制水平的劣化以及送电电极内的电极间电压差的增大的至少任一者。
所述控制电路也可以监控所述第1匹配电路中的电压、电流、电力的至少1者,基于电压、电流、电力的至少1个值来探测与所述送电电极群对置的受电电极群的数量。或者,所述控制电路也可以根据与具备所述受电电极群的受电装置或移动体之间的通信来掌握是否处于受电状态。
所述控制电路也可以监控从所述第1以及第2匹配电路的各自输出的电压、电流、电力的至少1者,通过基于所述电压、电流、电力的至少1个值控制所述第1以及第2电力变换电路,来使从所述第1以及第2匹配电路输出的交流能量的相位一致。例如,所述控制电路可以在从所述第1以及第2匹配电路各自输出的电压或电流的相位差比给定值大的情况下,调整所述第1以及第2电力变换电路的至少一方中的开关控制的定时,来减低相位差。
本公开的其他方案所涉及的送电装置是能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置。所述送电装置具备:包含2个以上的送电电极的送电电极群;对所述送电电极群提供交流能量的N个(N是2以上的整数)交流输出电路;和控制所述N个交流输出电路的控制电路。在从所述送电电极群同时对n个(n是1以上且N以下的整数)受电电极群传输能量时,所述控制电路对所述N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给所述送电电极群的指令。
根据上述方案,在所述送电电极群同时对n个(n是1以上且N以下的整数)受电电极群传输能量时,所述控制电路对所述N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给所述送电电极群的指令。由此,对应于需要同时送电的受电电极群的数量而仅需要数量的交流输出电路成为激活,能抑制传输效率的降低。
在本说明书中,“交流输出电路”广泛意味着输出交流能量的电路。“交流输出电路”是包含前述的“匹配电路”以及“电力变换电路与匹配电路的组合”两方的概念。
所述控制电路可以控制所述N个交流输出电路,来对从所述送电电极群同时接受所述能量的所述n个受电电极群的全部都提供同强度的能量,也可以提供不同强度的能量。
所述送电装置可以还具备包含2个以上的送电电极的其他送电电极群。也可以是,所述N个交流输出电路对所述其他送电电极群也提供交流能量,在从所述其他送电电极群同时对n个(n是1以上且N以下的整数)受电电极群传输所述能量时,所述控制电路对所述N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给所述其他送电电极群的指令。
所述送电装置可以还具备:包含2个以上的送电电极的第2送电电极群;和包含2个以上的送电电极的第3送电电极群。所述N个交流输出电路当中的第1交流输出电路可以对所述第2送电电极群也提供交流能量。N个交流输出电路当中的第2交流输出电路也可以对所述第3送电电极群提供交流能量。也可以是,在从第2送电电极群对1个受电电极群传输所述能量时,所述控制电路对所述第1交流输出电路发送将所述交流能量提供给所述第2送电电极群的指令,在从第3送电电极群对其他1个受电电极群传输所述能量时,所述控制电路对所述第2交流输出电路发送将所述交流能量提供给所述第3送电电极群的指令。
在上述的各方案中,送电模块能与送电装置的其他构成要素独立制造或销售。即,送电模块例如能与第1电力变换电路、第2变换电路、开关、控制电路或通信电路独立来制造或销售。
本公开的其他方案所涉及的无线电力传输系统具备:前述的任一者方案中的送电装置;和具备从所述送电电极群无线接受电力的受电电极群的至少1个的受电装置。在送电电极群与受电电极群之间,例如能进行经由空气或其他电介质的电力传输。
受电装置例如能搭载于移动体。在受电装置是移动体的情况下,有时将无线电力传输系统称作“移动体系统”。本公开中的“移动体”并不限定于前述的无人搬运车那样的车辆,意味着由电力驱动的任意的可动物体。移动体中例如包含具备电动马达以及1个以上的车轮的电动车辆。这样的车辆例如能是前述的无人搬运车(Automated Guided Vehicle:AGV)、电动汽车(EV)、电动推车、电动轮椅。本公开中的“移动体”中还包含没有车轮的可动物体。例如双腿步行机器人、多旋翼机等无人飞机(Unmanned Aerial Vehicle:UAV、所谓无人机)、有人的电动飞机以及电梯也包含在“移动体”中。
以下更详细地说明本公开的实施方式。其中有省略超出需要以上的详细的说明的情况。例如有省略已经广泛知道的事项的详细说明、对实质相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长,使本领域技术人员的理解容易。另外,发明者们为了本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下的说明,并不意在由此限定权利要求书所记载的主题。以下的说明中,对相同或类似的构成要素标注相同参考附图标记。
(实施方式)
图7A是表示本公开的例示性的实施方式中的无线电力传输系统的结构的图。该无线电力传输系统具备电源310、送电装置100、第1移动体10A和第2移动体10B。
送电装置100具备送电模块50、开关190和逆变电路110。送电模块50具备第1匹配电路180A、第2匹配电路180B和送电电极群120。在逆变电路110与第2匹配电路180B之间配置开关(SW)190。开关190切换逆变电路110与第2匹配电路180B之间的连接的接通(连接)/断开(非连接)。第1匹配电路180A以及第2匹配电路180B具有相同的结构。匹配电路180A、180B将同相位的交流电力提供给送电电极群120。
本实施方式中的移动体10A、10B各自具有相同的结构。各移动体具备受电电极群220、匹配电路280、整流电路210、DC/DC转换器270和负载330。
开关190例如能是MOSFET或IGBT等半导体开关。开关190通过未图示的控制电路来控制。
在本实施方式中,在仅第1移动体10A的受电电极群220与送电电极群120对置的状态下,开关190被设定为断开。这时,从逆变电路110输出的交流能量提供给匹配电路180A,但不提供给匹配电路180B。因此,对送电电极群120仅从匹配电路180A提供交流能量。与此相对,在第1移动体10A以及第2移动体10B两方的受电电极群220与送电电极群120对置的状态下,开关190被设定为接通。这时,将从逆变电路110输出的交流能量不仅提供给匹配电路180A,还提供给匹配电路180B。由此,从匹配电路180A、180B两方对送电电极群120提供交流能量。
在本实施方式中,送电电极间的电压差Vtx在仅对移动体10A供电的情况下和在对移动体10A、10B两方供电的情况下几乎没有变化。送电的电力成为约2倍,但Vtx大致恒定,流过各送电电极的电流成为约2倍。这带来与各送电电极的面积成为2倍同等的效果。与图6所示的结构不同,不会使对送电装置100要求的耐压性能严重化,也不会使向送电装置100的周边的泄漏电场的强度增加。另外,由于在对2台移动体10A、10B供电的情况下也实现阻抗匹配,因此能抑制传输效率的降低。作为结果,移动体10A、10B2台同时被充电的情况下产生的各移动体内的发热与仅移动体10A或仅移动体10B单体被充电的情况比较,并没有增加。关于对搭载于移动体10A、10B的受电装置要求的电气性能、换言之对受电装置内的各元件要求的电气性能,也与单体充电规格的情况比较,并不需要更高的性能。
图7B是表示本实施方式的其他结构例的图。在该示例中,送电装置100还具备具有与第1逆变电路110A相同的结构以及性能的第2逆变电路110B。送电模块50具备与图7A所示的示例同样的结构。其中,第2匹配电路180B与第2逆变电路110B连接。开关190连接在电源310与第2逆变电路110B之间。未图示的控制电路在仅对1台移动体供电的情况下将开关190断开,仅驱动第1逆变电路110A。另一方面,在对2台移动体同时供电的情况下,控制电路将开关190接通,同时驱动逆变电路110A、110B。这时,控制成从匹配电路180A、180B输出同相位的交流电力。由此,能得到与图7A所示的示例同样的效果。
在图7B的结构中需要2台逆变电路,但能将对各个逆变电路要求的性能抑制得低。特别在处置高的频率以及高的电压的情况下,在图7A的结构中需要高性能的逆变电路110,但在图7B的结构中能使用更廉价的逆变电路110。
在图7A以及图7B的结构中,开关190并不限于图示的位置,也可以配置于其他位置。只要是能将第2匹配电路180B从电力的传输路径切断的位置,开关190就可以配置于任何位置。在图7B的结构中,由于由控制电路控制逆变电路110B的动作的接通/断开,因此还能省略开关190。
接下来说明各匹配电路180A、180B、280的结构的示例。
图8A到图8I是表示各匹配电路的结构例的图。在此设为将匹配电路设于送电装置100来进行说明。为了简单而说明送电电极群120包含2个送电电极120a、120b的情况的示例。以下也将逆变电路110称作“电力变换电路110”。在移动体中的匹配电路280中能采用以下的各结构例中使输入侧(图的左侧)和输出侧(图的右侧)反转的结构。
图8A是表示匹配电路的第1例的图。该示例中的匹配电路具备第1电感器Lt1、第2电感器Lt2和电容器Ct1。第1电感器Lt1作为串联电路元件而连接在送电电极120a与电力变换电路110的第1端子60a之间。第2电感器Lt2作为串联电路元件而连接在送电电极120b与电力变换电路110的第2端子60b之间。电容器Ctl作为并联电路元件而连接在送电电极120a与电感器Lt1之间的布线、和送电电极120b与电感器Lt2之间的布线之间。
第1电感器Lt1和第2电感器Lt2进行磁耦合。这些电感器的耦合系数k例如能设定为满足-1<k<0的值。第1电感器Lt1以及第2电感器Lt2能发挥作为共模扼流滤波器的功能。在该情况下,能减低用在电力传输中的频率、以及低阶的谐波频带中的共模噪声。在这样的结构中,有时将包含第1电感器Lt1、第2电感器Lt2以及第1电容器Ct1的谐振器称作“共模扼流谐振器”。
图8B是表示匹配电路的第2例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备第2电容器Ct2、第3电容器Ct3和第3电感器Lt3。第2电容器Ct2作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第3电容器Ct3作为串联电路元件而连接在第2电感器Lt2与第2端子60b之间。第3电感器Lt3作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第2电容器Ct2之间的布线、和第2电感器Lt2与第3电容器Ct3之间的布线之间。该结构可以说是在图8A所示的匹配电路的结构的前级追加了具有对称的电路结构的高通滤波器的结构。根据这样的结构,能进一步提升传输效率。
图8C是表示匹配电路的第3例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备第2电容器Ct2和第3电感器Lt3。第2电容器Ct2作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第3电感器Lt3作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第2电容器Ct2之间的布线、和第2电感器Lt2与第2端子60b之间的布线之间。该结构可以说是在图8A所示的匹配电路的结构的前级追加了具有非对称的电路结构的高通滤波器的结构。与图8B的结构比较,虽然电路的正负对称性降低,但能削减元件数。根据这样的结构,也能进一步提升传输效率。
图8D是表示匹配电路的第4例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备第3电感器Lt3和第2电容器Ct2。第3电感器Lt3作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第2电容器Ct2作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第3电感器Lt3之间的布线、和第2电感器Lt2与第2端子60b之间的布线之间。该结构可以说是在图8A所示的匹配电路的结构的前级追加了具有非对称的电路结构的低通滤波器的结构。通过这样的结构,也能进一步提升传输效率。
图8E是表示匹配电路的第5例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备第3电感器Lt3、第4电感器Lt4和第2电容器Ct2。第3电感器Lt3作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。第4电感器Lt4作为串联电路元件而连接在第2电感器Lt2与第2端子60b之间。第2电容器Ct2作为并联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第3电感器Lt3之间的布线、和第2电感器Lt2与第4电感器Lt4之间的布线之间。第3电感器Lt3和第4电感器Lt4例如也能设计成以负的耦合系数进行耦合。该结构可以说是在图8A所示的匹配电路的结构的前级追加了具有对称的电路结构的低通滤波器的结构。通过这样的结构,也能进一步提升传输效率。另外,图8E的结构还能看做是将图8A所示的共模扼流谐振器多级连接的结构。所连接的共模扼流谐振器的级数并不限于2,也可以是3以上。
图8F是表示匹配电路的第6变形例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备第3电感器Lt3。第3电感器Lt3作为串联电路元件而连接在第1电感器Lt1与第1端子60a之间。在除了第1电感器Lt1与第2电感器Lt2之间的耦合以外,为了匹配还需要例如不与第2电感器Lt2耦合的电感器的情况下,通过这样的结构也能使传输效率提升。
图8G是表示匹配电路的第7变形例的图。该匹配电路除了图8A所示的结构以外,还具备与电力变换电路110连接的串联谐振电路130s、和与串联谐振电路130s磁耦合的并联谐振电路140p。并联谐振电路140p与第1电感器Lt1以及第2电感器Lt2连接。根据这样的结构,能进一步提高变压比,实现良好的特性。
图8H是表示匹配电路的第8变形例的图。该匹配电路具备:与电力变换电路110的端子60a以及端子60b连接的串联谐振电路130s;和与电极120a、120b连接的并联谐振电路140p。串联谐振电路130s包含串联连接的电感器L1以及电容器C1。并联谐振电路包含并联连接的电感器L2以及电容器Ctl。串联谐振电路130s以及并联谐振电路140p进行磁耦合,作为升压电路发挥功能。即使是这样的结构,也能得到本实施方式的效果。
图8I是表示匹配电路的第9变形例的图。该匹配电路具备:与电力变换电路110的端子60a以及端子60b连接的并联谐振电路130p;和与电极120a、120b连接的并联谐振电路140p。并联谐振电路130p包含并联连接的电感器L1以及电容器C1。并联谐振电路140p包含并联连接的电感器L2以及电容器Ct1。并联谐振电路130p以及并联谐振电路140p进行磁耦合,表现电感器L1与电感器L2的匝数比所引起的升压功能,并实现电源电路与送电电极间的阻抗匹配。即使是这样的结构,也能得到本实施方式的效果。
以上的各例中的匹配电路除了包含图示的电路元件以外,也可以包含其他电路元件、例如起到滤波器功能的电路网等。另外,在各图中,表现为1个电感器或1个电容器的元件可以是多个电感器或多个电容器的集合体。
接下来更具体地说明图8A到图8G示出的电感器Lt1、Lt2的结构。电感器Lt1、Lt2还能作为以给定的耦合系数进行耦合的共模扼流滤波器发挥功能。这些电感器Lt1、Lt2的电感值能设定成大致相等的值。
图9是示意表示2个电感器Lt1、Lt2的结构例的图。在该示例中,2个电感器Lt1、Lt2卷绕在圈状或环状的磁性体即磁芯410的周围。磁芯410例如能是软磁性的铁氧体磁芯。电感器Lt1、Lt2被配置成经由磁芯410实现负的耦合系数的朝向。具体地,若将电感器Lt1、Lt2的耦合系数设为k,则是-1<k<0。耦合系数k越接近-1,则出于传输效率的观点能得到越良好的传输效率特性。耦合系数例如能以JISC5321所规定的方法测定。在从图9的左侧的输入输出端子对电感器Lt1、Lt2输入同相的电流的情况下,在图9的右侧的输出端子不输出同相的电流。根据这样的结构,能抑制会在电路前级产生的共模噪声传递到后级的概率。
图8A到图8G所示的电容器Ct1被设计成在与电感器Lt1、Lt2的漏电感之间进行谐振。由电感器Lt1、Lt2以及电容器Ct1构成的共模扼流谐振电路的谐振频率被设计成与电力变换电路110输出的交流电力的频率f1相等的值。该谐振频率例如被设定成传输频率f1的50~150%程度的范围内的值。能将电力传输的频率f1设定为例如50Hz~300GHz,在某示例中能设定为20kHz~10GHz,在其他示例中能设定为20kHz~20MHz,在再其他示例中能设定为80kHz~14MHz。
接下来说明本实施方式中的无线电力传输系统的更详细的结构的示例。
图10A是表示图7A所示的无线电力传输系统的更详细的结构的示例的图。该示例中的送电装置100具备控制逆变电路110以及开关190的控制电路150。控制电路150例如能是具备微处理器和存储器的集成电路。控制电路150可以包含测定各匹配电路180A、180B中电路内的电流、电压以及电力的至少1者的测定器。控制电路150可以包含与外部的装置进行通信的通信电路。该示例中的匹配电路180A、180B具有图8B所示的结构。移动体的受电装置200中的匹配电路280具有图8D所示的结构。另外,在图10A中仅示出1台移动体,省略其他移动体的结构的图示。
在1个受电电极群220与送电电极群120对置的情况下,控制电路150对开关190发送将逆变电路110与第2匹配电路180B的连接断开的指令。另一方面,在2个受电电极群220与送电电极群120对置的情况下,对开关190发送将逆变电路110与第2匹配电路180B的连接接通的指令。控制电路150例如能监控第1匹配电路180A中的电压、电流、电力的至少1者,基于测定的电压、电流、电力的至少1个值来探测与送电电极群120对置的受电电极群220的数量。例如,能将从匹配电路180A输出的电压的峰值或有效值和阈值进行比较,基于其比较结果来探测其他移动体的接近。此外,控制电路150也可以与其他移动体或控制各移动体的运行的中央控制装置进行通信,来探测其他移动体的接近。
图10B是表示图7B所示的无线电力传输系统中的送电装置100的更详细的结构的示例的图。该示例中的送电装置100具备控制第1逆变电路110A、第2逆变电路110B以及开关190的控制电路150。该示例中的控制电路150控制第1逆变电路110A以及第2逆变电路110B,来使得从第1匹配电路180A以及第2匹配电路180B输出同相位的交流能量。在1个受电电极群220与送电电极群120对置的情况下,控制电路150仅驱动第1逆变电路110A,将开关190断开,使第2逆变电路110B的动作停止。另一方面,在2个以上的受电电极群220与送电电极群120对置的情况下,控制电路150驱动第1逆变电路110A以及第2逆变电路110B两方。控制电路150例如能基于第1匹配电路180A中的电压、电流、电力的至少1个值来探测与送电电极群120对置的受电电极群220(即移动体的数量)。
控制电路150进行基于从匹配电路180A以及180B的各自输出的电压、电流、电力的至少1个值来控制所述第1以及第2电力变换电路的反馈控制。即使从逆变电路110A、110B输出的电压的相位一致,根据匹配电路180A、180B的结构,也有从匹配电路180A、180B输出的电压的相位中出现偏差的情况。因此,控制电路150例如监控从匹配电路180A以及180B的各自输出的电压,在出现偏差的情况下,控制逆变电路110A、111B,来补偿该偏差。由此,能使从匹配电路180A、180B输出的交流能量的相位一致。
图11是示意表示送电装置100中的逆变电路110的结构例的图。在该示例中,电源310是直流电源。逆变电路110是包含4个开关元件的全桥型的逆变电路。各开关元件例能如包含IGBT或MOSFET等晶体管。控制电路150具有:输出控制各开关元件的导通(接通)以及非导通(断开)的状态的控制信号的栅极驱动器;和使栅极驱动器输出控制信号的处理器。处理器例如能是微控制器单元(MCU)中的CPU。也可以取代图11所示的全桥型的逆变电路,使用半桥型的逆变电路、E级等其他振荡电路或开关放大器。
控制电路150能具备通信用的调制解调电路、以及测定电压或电流等的各种传感器等要素。在控制电路150具有通信用的调制解调电路的情况下,能叠加到交流电力来将数据发送到受电装置。
在电源310是交流电源的情况下,也可以取代逆变电路110,而使用将输入的交流电力变换成频率或电压不同的电力传输用的交流电力的电路。
图12是示意表示受电装置200中的整流电路210的结构例的图。在该示例中,整流电路210是包含二极管桥和平滑电容器的全波整流电路,但也可以具有其他电路结构。此外,移动体10可以包含恒电压/恒电流控制电路、通信用的调制解调电路等各种电路。整流电路210将接受到的交流能量变换成负载330能利用的直流能量。可以设置测定电压、电流等的各种传感器。在负载330所利用的能量是交流能量的情况下,取代整流电路210而使用交流变换电路。
DC/DC转换器270将从整流电路210输出的直流电力变换成负载330要求的其他直流电力。DC/DC转换器270被未图示的受电控制电路控制。受电控制电路例如进行控制,使得DC/DC转换器270的输出电力恒定。受电控制电路例如能通过微控制器单元(MCU)等包含处理器和存储器的电路实现。
电源310例如可以是商用电源、一次电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)电源、高容量的电容器(例如双电层电容器)、与商用电源连接的电压变换器等任意的电源。电源310可以是直流电源,也可以是交流电源。
移动体10的外壳、各送电电极以及各受电电极各自的尺寸并没有特别限定,例如能设定为以下的尺寸。送电电极各自的长度(图1所示的Y方向的尺寸)例如能设定在50cm到20m的范围内。送电电极各自的宽度(图1所示的X方向的尺寸)例如能设定在0.5cm到1m的范围内。移动体10的外壳的行进方向以及横向上各自的尺寸例如能设定在20cm到5m的范围内。受电电极各自的长度(即行进方向上的尺寸)例如能设定在5cm到2m的范围内。受电电极各自的宽度(即横向上的尺寸)例如能设定在2cm到2m的范围内。送电电极对之间的间隙、以及受电电极对之间的间隙例如能设定在1mm到40cm的范围内。送电电极120a、120b与受电电极220a、220b之间的距离例如能是5mm到30mm程度。但并不限定于这些数值范围。
负载330例如能包含驱动用的电动马达、以及蓄电用的电容器或二次电池。负载330通过从DC/DC转换器270输出的直流电力进行驱动或充电。
电动马达能是直流马达、永久磁铁同步马达、感应马达、步进马达、磁阻马达等任意的马达。马达经由轴以及齿轮等使移动体10的车轮旋转,使移动体10移动。对应于马达的种类,移动体中的驱动装置能包含整流电路、逆变电路、DC/DC转换器、逆变器以及控制DC/DC转换器的控制电路等各种电路。电力变换电路210也可以为了驱动交流马达而包含将受电的能量(即交流电力)的频率直接变换成用于驱动马达的频率的转换器电路。
蓄电用的电容器例如能是双电层电容器或锂离子电容器等高电容且低电阻的电容器。通过将这样的电容器用作蓄电器,与使用二次电池的情况相比能进行更急速的充电。也可以取代电容器而使用锂离子电池等二次电池。在该情况下,虽然充电所需的时间增加,但能蓄积更多的能量。移动体10通过蓄积于蓄电用的电容器或二次电池的电力来驱动马达,从而移动。
若移动体10移动,蓄电用的电容器或二次电池的蓄电量就降低。因此,为了继续移动而需要再充电。由此,移动体10若在移动中充电量低于给定的阈值,就移动到送电装置100的近旁,进行充电。该移动可以在未图示的中央控制装置的控制下进行,也可以移动体10自主判断来进行。送电装置100能设置在工厂内的多处。
各匹配电路中的各电感器例如能是利用包含铜或铝等材料的漆包绞线或绞合线等的绕组线圈。也可以使用形成于电路基板上的平面线圈或层叠线圈。在各电容器中例如能利用具有芯片形状或引线形状的所有类型的电容器。还能使隔着空气的2布线间的电容作为各电容器而发挥功能。
接下来说明本实施方式的效果。
[表1]
Figure BDA0002694342860000201
表1表示为了验证本实施方式的效果而进行的解析的结果。对具有图6所示的结构的比较例和具有图7B所示的结构的实施例分别比较对2台移动体同时供电的情况下的传输效率。如表1所示那样,在比较例中,若同时进行充电的移动体的台数从1台增加到2台,效率就降低到约一半。与此相对,在实施例中,即使同时进行充电的移动体的台数从1台增加到2台,各移动体中的充电效率也几乎不降低。
另外,还对送电电极间的电压差Vtx进行解析。其结果,根据本实施例,在对1台移动体供电时和在对2台移动体同时供电时,在Vtx的峰值上几乎看不到差。具体地,仅对1台移动体进行充电的情况下的Vtx是11.2kV。另一方面,对两台移动体同时进行充电的情况下的Vtx是10.8kV。可以说,由于送电电极间的电压差几乎不增加,不依赖于进行充电的移动体的台数的变化,送电电极周边的电场泄漏强度不发生变化。
根据以上的结果,根据本实施例,在一边共用送电电极一边对2台移动体同时进行供电的情况下,能将传输效率维持得高。进而,能防止送电电极间的电压差的增加,能不使向周边泄漏的电场强度变差地运用系统。其效果,并不限于图7B所示的结构,在采用图7A所示的结构的情况下也能同样得到。
接下来说明本实施方式的变形例。
图7A、7B、10A、10B所示的送电装置100具备2个匹配电路180A、180B,但也可以具备进一步多的匹配电路。对应于同时供电的移动体10的数量来配置同数的匹配电路。在图7B以及图10B所示的结构中,进一步配置同数的逆变电路等交流变换电路。
如前述那样,送电装置能具备:对送电电极群提供交流能量的N个(N是2以上的整数)的交流输出电路;和控制该N个交流输出电路的控制电路。在从送电电极群同时对n个(n是1以上且N以下的整数)受电电极群传输能量时,控制电路对N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给送电电极群的指令。通过这样的控制,能不依赖于同时供电的移动体的数量而抑制效率的降低、送电电极间电压差的增加以及泄漏电场的增加。控制电路能控制N个交流输出电路来对从送电电极群同时被供电的n个移动体的全部提供同强度的能量。
在以上的实施方式中,送电装置100具备1个送电电极群120,但送电装置100也可以具备多个送电电极群。
图13A是示意表示送电装置100具备多个送电电极群的无线电力传输系统的示例的图。该示例中的送电装置具备:2个送电电极群120A、120B;和2个交流输出电路170A、170B。各交流输出电路包含前述的实施方式中的匹配电路。各交流输出电路可以包含前述的实施方式中的匹配电路和逆变电路两方。在该示例中,2个送电电极群120A、120B在相同方向上延伸,配置于一直线上。交流输出电路170A、170B各自对送电电极群120A、120B两方提供交流电力。在送电电极群120A、120B各自中,从交流输出电路170A提供的交流电力的相位和从交流输出电路170B提供的交流电力的相位被控制成一致。根据这样的结构,各送电电极群120A、120B能同时对2台移动体高效率传输电力。另外,能将能充电的区域的长度延长到2倍。不管在敷设的2个送电电极群120A、120B所规定的充电区域的哪一个中,都能对移动中或作业中的多个移动体高效率传输电力。尽管有这样的优点,还能适当地抑制用于配置电源电路部的费用。
在图13A的结构中,可以对应于能从各送电电极群同时供电的移动体的数量来使交流输出电路的数量增加。将N设为2以上的整数,送电装置能具备N个交流输出电路。在该情况下,N个交流输出电路对图13A所示的2个送电电极群120A、120B各自提供交流能量。在从送电电极群120A或120B同时对n个(n是1以上且N以下的整数)受电电极群传输能量时,控制电路对N个交流输出电路当中的n个交流输出电路进行控制,使得将同相位的交流能量提供给该送电电极群。
图13B是示意表示送电装置100具备多个送电电极群的无线电力传输系统的其他示例的图。在该示例中,送电装置100具备第1送电电极群120A、第2送电电极群120B、第3送电电极群120C、第1交流输出电路170A和第2交流输出电路170B。各送电电极群具有向相同方向延伸的平板状的结构。在该示例中,将第2送电电极群120B、第1送电电极群120A以及第3送电电极群120C依次配置于一直线上。第1交流输出电路170A对第1送电电极群120A和第2送电电极群120B提供交流能量。第2交流输出电路170B对第1送电电极群120A和第3送电电极群120C提供交流能量。在该情况下,在从第2送电电极群120B对1个移动体中的受电电极群提供能量时,控制电路对第1交流输出电路170A进行指示,使得将交流能量提供给第2送电电极群120B。在从第3送电电极群120C对其他移动体中的受电电极群传输能量时,控制电路对第2交流输出电路170B进行指示,使得将交流能量提供给第3送电电极群120C。
在该示例中,能从第1送电电极群120A同时对2台移动体供电,且能从第2送电电极群120B以及第3送电电极群120C各自对1台移动体供电。能充电的区域的长度与仅配置第1送电电极群120A的情况相比能延长到3倍。在图13B的结构中,可以进一步将大量的交流输出电路与各送电电极群连接。根据这样的结构,能进一步对大量的移动体同时供电。在敷设的3个送电电极群所规定的充电区域的哪一个中,都能对移动中或作业中的移动体高效率传输电力。与有这样的优点无关,还能适当地抑制用于配置电源电路部的费用。
以上的实施方式中的各电极群具有在相同方向上平行延伸的结构,但也可以根据用途而没有这样的结构。例如各电极可以具有正方形等矩形形状。只要是这样的矩形形状的多个电极在一个方向上排列的形态,就能运用本公开的技术。另外,全部电极的表面位于同一平面上并不是必须的要件。进而,各电极的表面不需要具有完全平面的形状,例如也可以具有弯曲的形状或含凹凸的形状。这样的表面也只要概略地是平面,就称作“平面状的表面”。
在以上的实施方式中,送电电极群120敷设于地面,但送电电极群120也可以敷设于壁等侧面、或天花板等的上表面。对应于敷设送电电极群120的场所以及朝向来决定移动体10的受电电极群220的配置以及朝向。
图14A表示送电电极群120敷设于壁等侧面的示例。在该示例中,受电电极群220配置于移动体10的侧方。图14B是表示送电电极群120敷设于天花板的示例。在该示例中,受电电极群220配置于移动体10的顶板。如这些示例那样,在送电电极群120以及受电电极群220的配置中有各种变种。
本公开的实施方式中的无线电力传输系统如前述那样能作为工厂内的物品的搬运用的系统而得到利用。移动体10具有装载物品的载货台面,作为在工厂内自主地移动而将物品搬运到需要场所的平板车发挥功能。但本公开中的无线电力传输系统以及移动体并不限定于这样的用途,还能在其他种种用途中利用。例如移动体并不限于AGV,也可以是其他产业机械、服务机器人、电动汽车、叉式升降车、多旋翼机(无人机)、电梯等。无线电力传输系统并不限于工厂内,例如能在店铺、医院、家庭、道路、跑道、其他所有场所利用。
产业上的可利用性
本公开的技术能利用在由电力驱动的任意的设备。例如能利用在电动汽车(EV)、工厂中所用的无人搬运车(AGV)、叉式升降车、无人飞机(UAV)或电梯等移动体中。
附图标记的说明
10移动体
30地板面
100 送电装置
110 逆变电路
120 送电电极群
150 控制电路
170 交流输出电路
180 匹配电路
190 开关
200 受电装置
210 整流电路
220 受电电极群
270 DC/DC转换器
280 匹配电路
310 电源
330 负载。

Claims (13)

1.一种送电模块,用在能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置中,
所述送电模块具备:
包含2个以上的送电电极的送电电极群;
连接在输出第1交流电压的第1电力变换电路与所述送电电极群之间的第1匹配电路;和
连接在所述第1电力变换电路或输出第2交流电压的第2电力变换电路与所述送电电极群之间的第2匹配电路,
所述第1匹配电路以及第2匹配电路将同相位的交流能量提供给所述送电电极群。
2.一种送电装置,具备:
权利要求1所述的送电模块,其是将所述第2匹配电路与所述第1电力变换电路连接的送电模块;
所述第1电力变换电路;
切换所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路之间的连接的接通/断开的开关;和
控制所述开关的控制电路。
3.根据权利要求2所述的送电装置,其中,
在1个受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路对所述开关发送将所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路的连接断开的指令,
在2个以上的受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路对所述开关发送将所述第1电力变换电路与所述第2匹配电路的连接接通的指令。
4.根据权利要求3所述的送电装置,其中,
所述控制电路监控所述第1匹配电路中的电压、电流、电力的至少1者,基于电压、电流、电力的至少1个值来探测与所述送电电极群对置的受电电极群的数量。
5.一种送电装置,具备:
权利要求1所述的送电模块,其是将所述第2匹配电路与所述第2电力变换电路连接的送电模块;
所述第1电力变换电路;
所述第2电力变换电路;和
控制所述第1以及第2电力变换电路来使得从所述第1匹配电路以及第2匹配电路输出同相位的交流能量的控制电路。
6.根据权利要求2所述的送电装置,其中,
在1个受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路仅驱动所述第1电力变换电路,使所述第2电力变换电路的动作停止,
在2个以上的受电电极群与所述送电电极群对置的情况下,所述控制电路驱动所述第1电力变换电路以及第2电力变换电路两方。
7.根据权利要求6所述的送电装置,其中,
所述控制电路监控所述第1匹配电路中的电压、电流、电力的至少1者,基于电压、电流、电力的至少1个值来探测与所述送电电极群对置的受电电极群的数量。
8.根据权利要求5所述的送电装置,其中,
所述控制电路监控从所述第1匹配电路以及第2匹配电路的各自输出的电压、电流、电力的至少1者,通过基于所述电压、电流、电力的至少1个值控制所述第1电力变换电路以及第2电力变换电路,来使从所述第1匹配电路以及第2匹配电路输出的交流能量的相位一致。
9.一种送电装置,是能从送电电极群同时对2个以上的受电电极群经由电场无线传输能量的无线电力传输系统中的送电装置,
所述送电装置具备:
包含2个以上的送电电极的送电电极群;
对所述送电电极群提供交流能量的N个交流输出电路,其中N是2以上的整数;和
控制电路,其控制所述N个交流输出电路,在从所述送电电极群同时对n个受电电极群传输能量时,对所述N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给所述送电电极群的指令,其中n是1以上且N以下的整数。
10.根据权利要求9所述的送电装置,其中,
所述控制电路控制所述N个交流输出电路,来对从所述送电电极群同时接受所述能量的所述n个受电电极群的全部提供同强度的能量。
11.根据权利要求9或10所述的送电装置,其中,
所述送电装置还具备:包含2个以上的送电电极的其他送电电极群,
所述N个交流输出电路对所述其他送电电极群也提供交流能量,
在从所述其他送电电极群同时对n个受电电极群传输能量时,所述控制电路对所述N个交流输出电路当中的n个交流输出电路发送将同相位的交流能量提供给所述其他送电电极群的指令,其中n是1以上且N以下的整数。
12.根据权利要求10或11所述的送电装置,其中,
所述送电装置还具备:
包含2个以上的送电电极的第2送电电极群;和
包含2个以上的送电电极的第3送电电极群,
所述N个交流输出电路当中的第1交流输出电路对所述第2送电电极群也提供交流能量,
所述N个交流输出电路当中的第2交流输出电路对所述第3送电电极群也提供交流能量,
在从第2送电电极群对1个受电电极群传输能量时,所述控制电路对所述第1交流输出电路发送将所述交流能量提供给所述第2送电电极群的指令,
在从第3送电电极群对其他1个受电电极群传输能量时,所述控制电路对所述第2交流输出电路发送将所述交流能量提供给所述第3送电电极群的指令。
13.一种无线电力传输系统,具备:
权利要求2到12中的任一项所述的送电装置;和
具备从所述送电电极群无线接受电力的受电电极群的至少1个的受电装置。
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