CN113196613A - 非接触供电系统 - Google Patents

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CN113196613A CN201880100147.4A CN201880100147A CN113196613A CN 113196613 A CN113196613 A CN 113196613A CN 201880100147 A CN201880100147 A CN 201880100147A CN 113196613 A CN113196613 A CN 113196613A
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Abstract

在通过磁耦合对连接于送电侧DC/AC变换电路(2)的线圈(3)和连接于受电侧AC/DC变换电路(5)的线圈(4)进行送电/受电并从电源(1)对负载(10)供给功率的非接触供电系统中，用送电侧DC/AC变换电路(2)进行负载(10)的电压控制，用受电侧AC/DC变换电路(5)进行在连接于受电侧AC/DC变换电路(5)的输出侧的电容器(6)流过的电流的控制。据此，能够不需要添加电路而改善轻负载时的线圈间效率。

Description

非接触供电系统
技术领域
本申请涉及非接触供电系统。
背景技术
存在一种利用隔开空间的两个线圈之间的磁场耦合来传输功率的非接触供电技术。以应用于EV(Electric Vehicle，电动汽车)/PHEV(Plug-in hybrid ElectricVehicle，插电式混合动力电动汽车)的非接触充电器为目标来对该磁场耦合型的非接触供电进行了开发。但该非接触供电存在如下技术课题：由于由线圈间的位置或供电功率等引起的阻抗变动而传输效率降低。为了解决该技术课题，开发了各种调节阻抗变动的技术。(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-93094号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
在非接触供电中，在低于额定功率的功率传输时线圈间效率降低。在上述专利文献1中，为了应对低功率传输，使用功率变换器21和功率变换器22这两个功率变换器来进行控制功率和提高传输效率这两个工作。然而，由于添加功率变换器22而导致的功率损耗增加、配置体积增加以及成本增加成为技术课题。
本申请是为了解决如上述的问题而做出的，目的在于无添加电路而改善轻负载时的线圈间效率。
用于解决技术课题的技术方案
本申请中公开的非接触供电系统的特征在于，具备：
送电侧DC/AC变换电路，连接于外部电源；
第1线圈，连接于送电侧DC/AC变换电路；
第2线圈，通过磁耦合与第1线圈进行送电/受电；
受电侧AC/DC变换电路，连接于第2线圈；
电容器，连接于受电侧AC/DC变换电路的DC输出侧；
电流传感器，测定在连接于电容器的负载流过的电流；
电压传感器，测定连接的负载的电压；以及
通信装置，对送电侧DC/AC变换电路发送电压传感器的输出，
其中，送电侧DC/AC变换电路进行控制以使负载的电压处于预先决定的范围，
当负载的电压被控制于所述范围时，受电侧AC/DC变换电路进行控制以根据流过负载的电流来产生到电容器的电流为0的期间。
发明效果
根据本申请公开的非接触供电系统，用送电侧DC/AC变换电路进行负载的电压控制，用受电侧AC/DC变换电路根据流过负载的电流进行流到电容器的电流的控制，从而能够无需添加电路而改善轻负载时的线圈间效率。
附图说明
图1为实施方式1的非接触供电系统的整体结构图。
图2为说明连接于线圈的谐振电容器的连接例的图。
图3为将实施方式1的非接触供电系统搭载于车辆时的具体结构图。
图4为实施方式1的控制装置的硬件结构图。
图5为示出未接通受电侧AC/DC变换电路的开关元件时的、到受电侧AC/DC变换电路5的输入电压波形和输入电流波形的波形图。
图6为示出接通了受电侧AC/DC变换电路的开关元件时的、到受电侧AC/DC变换电路5的输入电压波形和输入电流波形的波形图。
图7为示出图6的模式1下的开关元件的工作状态和输入电流的流动的图。
图8为示出图6的模式2下的开关元件的工作状态和输入电流的流动的图。
图9为示出图6的模式3下的开关元件的工作状态和输入电流的流动的图。
图10为示出图6的模式4下的开关元件的工作状态和输入电流的流动的图。
图11为示出图6的模式5下的开关元件的工作状态和输入电流的流动的图。
图12为示出使实施方式1的负载电流值与接通占空比相对应而得到的查找表的图。
图13为说明线圈间效率和负载阻抗的特性的图。
图14为示出应用了本实施方式时的线圈间效率和负载阻抗的特性的图。
图15为实施方式2的非接触供电系统的受电侧的整体结构图。
图16为示出实施方式2的到受电侧AC/DC变换电路5的输入电压波形和输入电流波形的波形图。
图17为实施方式3的非接触供电系统的受电侧的整体结构图。
图18为示出实施方式3的到受电侧AC/DC变换电路5的输入电压波形和输入电流波形的波形图。
图19为实施方式4的非接触供电系统的整体结构图。
图20为示出实施方式4的输入功率与负载功率的关系的图。
附图标记
1：直流电源；2：送电侧DC/AC变换电路；3：线圈(第1线圈)；4：线圈(第2线圈)；5：受电侧AC/DC变换电路；6：输出电容器；7：电压传感器；8、8a：电流传感器；9a、9b：无线通信模块；10：负载；11：谐振电容器；12：DC/AC变换电路；13：各种电气设备；14、15：控制装置；16：电压传感器；17：电流传感器；18：传感器
具体实施方式
以下参照附图对本申请的非接触供电系统的优选的实施方式进行说明。此外，对相同内容及相当的部分配上相同附图标记，省略其详细说明。以后的实施方式也同样对添加了相同附图标记的结构省略重复说明。
实施方式1.
[基本结构]
对实施方式1的非接触供电系统的基本结构进行说明。图1为非接触供电系统的整体结构图。非接触供电系统包括：送电侧DC/AC变换电路2，连接于直流电源1；线圈3(第1线圈)，通过与其它线圈的磁耦合进行送电/受电；线圈4(第2线圈)，通过与线圈3的磁耦合进行送电/受电；受电侧AC/DC变换电路5，连接有线圈4；输出电容器6，在受电侧AC/DC变换电路5的输出处与负载10并联连接；电压传感器7，测定负载电压V；电流传感器8，测定负载电流I；以及无线通信模块9a、9b，对送电侧DC/AC变换电路2发送负载电压信息VX。
此外，可以如图2A所示对线圈3及线圈4串联连接谐振电容器11，也可以如图2B所示对线圈3及线圈4并联连接谐振电容器11，或者也可以如图2C所示对线圈3及线圈4串联及并联连接谐振电容器11。
图3示出将非接触供电系统搭载于车辆时的具体结构。作为直流电源1的电动汽车的车载电池101、送电侧DC/AC变换电路2及线圈3被搭载于车辆。线圈4、受电侧AC/DC变换电路5、输出电容器6及负载10为地面侧的设备。在此，在负载10，连接有进行50Hz或60Hz的交流输出的DC/AC变换电路12，在其端部连接有空调或照明等各种电气设备13。送电侧DC/AC变换电路2和受电侧AC/DC变换电路5为包括FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等开关元件的全桥结构。此外在本说明中，以从车载电池101向地面侧供给功率的状态为基准来定义送电侧和受电侧的称呼。负载电流I的检测是由进行50Hz或60Hz的交流输出的DC/AC变换电路12内的电流传感器8a来进行的，但也可以在负载10内的DC/AC变换电路12的外部使用电流传感器8a，也可以如图1所示在负载10的外部另行设有电流传感器8。送电侧DC/AC变换电路2的开关元件的控制由控制装置14来进行，受电侧AC/DC变换电路5的开关元件SW1～SW4的控制由控制装置15来进行。
图4中示出控制装置14及控制装置15的硬件结构的一例。包括微型计算机等处理器100和存储装置200，虽然未图示，但存储装置200具备随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性的辅助存储装置。另外，也可以代替闪存而具备硬盘的辅助存储装置。处理器100执行从存储装置200输入的程序，执行上述的开关元件的控制的一部分或全部。在该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置对处理器100输入程序。另外，处理器100可以将运算结果等数据输出至存储装置200的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存于辅助存储装置。另外，除了处理器100及存储装置200之外，还可以并用逻辑电路、模拟电路。
[基本工作]
对本实施方式的非接触供电系统的基本工作进行说明。在此对从车载电池101对房屋等地面侧的各种电气设备13供给功率的情况进行说明。
[工作1]
从作为直流电源1的车载电池101供给直流电功率。通过利用来自控制装置14的栅极信号GS1对送电侧DC/AC变换电路2内的开关元件进行开关来进行从直流向交流的变换工作，对线圈3施加交流电压。此时，施加的交流电压的频率为例如80kHz～90kHz。该频率的记载为一例，不意在限制施加的频率。
通过对线圈3施加交流电压，在线圈3的周围产生交流磁场。由于该交流磁场与线圈4交链，在线圈4中产生感应电动势，经由交流磁场对线圈4供给功率。利用来自控制装置15的栅极信号GS2对受电侧AC/DC变换电路5内的开关元件SW1～SW4进行开关来对来自线圈4的交流电功率进行整流，用输出电容器6使整流后的输出平滑并变换为直流。负载10的DC/AC变换电路12生成50Hz或60Hz的交流电压200V，对各种电气设备13供给交流电功率。
[工作2]
另外，在实施上述工作1时，利用电压传感器7检测输出电容器6的两端电压即负载电压V，对受电侧AC/DC变换电路5和送电侧DC/AC变换电路2发送负载电压信息VX。利用无线通信模块9a、9b对送电侧DC/AC变换电路2发送负载电压信息VX。
送电侧DC/AC变换电路2基于从无线通信模块9b接收到的负载电压信息VX进行控制以使负载电压为恒定值、在此为380V。在此，送电侧DC/AC变换电路2进行的控制有例如相移控制。将电压指令值设为380V，根据该电压指令值与反馈的负载电压信息VX的差分，利用控制装置14对相移量进行操作，从而将负载电压控制为恒定。
[工作3]
另外，当通过上述控制而受电侧AC/DC变换电路5的输出电压V0的值为380V时或者处于预定的电压范围时，例如V0处于375V～385V的范围时，控制装置15执行如下控制。
接通受电侧AC/DC变换电路5的开关元件中的至少1个开关元件。该至少1个开关元件是指在接通时到输出电容器6的电流为0的开关元件，在本实施方式的情况下为开关元件SW1。
为了说明本控制，在图5中示出未接通受电侧AC/DC变换电路5的开关元件时的、到受电侧AC/DC变换电路5的输入电压波形和输入电流波形，在图6中示出接通了受电侧AC/DC变换电路5的开关元件时的输入电压波形和输入电流波形。另外，在图7至图11中示出图6中示出的各模式下的、受电侧AC/DC变换电路5的开关元件SW1～SW4的接通、断开的工作状态和输入电流的流动。
在图6中，在模式1下工作的期间中，如图7所示，接通受电侧AC/DC变换电路5的开关元件SW1，从而使线圈4的电流短路，输入电压为0V。电流沿箭头所示的方向流动，但在输出电容器6没有流过电流。
在图6中，在模式2下工作的期间中，与图5示出的期间的控制同样地，如图8所示，开关元件SW1～SW4断开，电流在图8中沿箭头所示的方向流动，在输出电容器6及负载10流过电流。输入电压维持预定值。
在图6中，在模式3下工作的期间中，与图5示出的期间的控制同样地，如图9所示，开关元件SW1～SW4维持断开的状态，输入电流为0。
在图6中，在模式4下工作的期间中，如图10所示，进行与模式1的期间相同的工作，但电压、电流都反转，因此为了使线圈4的电流短路，使开关元件SW2接通。在模式5的期间中，如图11所示，输入电流的流动与模式2相反，但其它工作相同。
在模式1或模式4中，关于接通开关元件SW1或SW2而使输出电容器6的电流为0的时间(以下称为接通占空比，单位为％)，利用检测负载电流的电流传感器8检测负载电流值，使接通占空比根据该负载电流值而变化。作为使接通占空比根据负载电流值而变化的方法，有预先制作使负载电流值与接通占空比相对应而得到的查找表的方法。
在预先模拟及实验中，针对每个负载电流值测量线圈间效率变高的接通占空比，将该值存储于控制装置15内的存储装置200等，从而能够根据负载电流值决定适当的接通占空比。图12中示出查找表例。在本例中，在负载电流小的情况下，通过增大接通占空比来减小受电侧AC/DC变换电路的输入电流。
[技术课题的详情和本申请的必要性及效果的说明]
接下来，对上述方法的必要性和效果进行详细说明。在非接触供电中，线圈3、4之间的功率传输效率是重要的，并且具有该线圈3、4之间的功率传输效率随着负载阻抗而显著变化的特征。
关于家用设备，有时使用空调或IH烹调加热器等大功率设备而消耗几kW，但与此相对，也可以考虑仅使用照明和电视而只用几百W的情况。在使用空调或IH烹调加热器的情况下，当设为针对负载电压380V输出功率3kW时，负载阻抗为约40Ω。
然而，在所需功率降低的情况下，例如降到500W的情况下，由于负载电压为恒定，因此负载阻抗为约250Ω，为40Ω的6倍以上。这样的负载阻抗的变动在非接触供电中不是优选的状况，如图13中示出线圈间效率和负载阻抗的特性那样，负载阻抗从额定工作点的变动使线圈间的传输效率大幅降低。
在仅考虑瞬时损耗的情况下，在轻负载时即使效率降低，损耗的绝对值也小，因此不会产生大的问题。然而，除了盛夏及隆冬使用空调时，家中消耗的功率也可能为500W左右或在此以下的功耗。因此，需要设想在用非接触供电系统从车载电池向家庭侧进行功率供给的情况下，大部分时间为以大幅低于额定功率的功率工作的情形。
将以额定功率3kW进行功率传输时的效率假定为90％，将以轻负载500W进行功率传输时的效率假定为60％。在从24kWh的车载电池以3kWh供电直到将电池全部用尽的情况下，为2.4kWh的损耗，但在以500W持续工作的情况下，损耗9.6kWh。从功率的有效利用的观点、经济的观点而言这样的状态不是优选的。因此，即使在轻负载、低功率下也需要高效地进行功率传输。
作为解决的方法，有如专利文献1中记载的那样用连接于受电侧的DC/DC转换器对负载阻抗的变动进行补偿的方法，但产生DC/DC转换器中的损耗、体积及成本的增加。另外，由于该DC/DC转换器及受电侧的AC/DC转换器中的一方控制传输效率，另一方控制负载电压(或功率)，因此在受电侧需要两个转换器。
与之相对，在本申请中，如图14所示，具有如下效果：利用送电侧DC/AC变换电路2将负载电压控制为恒定，在负载电压为恒定的条件的情况下，对受电侧AC/DC变换电路5的接通时间进行操作，通过减小受电侧AC/DC变换电路5的输入电压与输入电流之比(输入电压/输入电流)从而等效地减小在轻负载时变大的负载阻抗，由此能够不降低线圈间的效率而高效地进行功率传输。通过像这样进行控制，不再需要在受电侧添加DC/DC转换器。图14为示出应用了本实施方式时的线圈间效率和负载阻抗的特性的图，图的虚线部分示出应用了本实施方式时的线圈间效率的提高。
实施方式2.
[结构]
基本结构与实施方式1相同，不同点在于具备电压传感器16，该电压传感器16检测受电侧AC/DC变换电路5的输入电压的正负的反转。图15中示出该结构。在图15中仅记载受电侧部分，省略了送电侧部分。另外，添加了与图1相同附图标记的结构具有同等的功能。
[基本工作]
对本实施方式的非接触供电系统的基本工作进行说明。关于实施方式1中说明过的[工作1]、[工作2]，在本实施方式中也进行相同的工作。而且，关于在实施方式1中说明过的[工作3]，在图16中以定时P示出接通受电侧AC/DC变换电路5的开关元件中的至少1个开关元件的定时。定时P设为受电侧AC/DC变换电路5的输入电压的正负反转的定时。该定时由电压传感器16检测并被输入至受电侧AC/DC变换电路5内的控制装置15，控制装置15在该定时将开关元件SW1接通。在本实施方式的情况下，接通的开关元件为开关元件SW1，但只要是在接通时到输出电容器6的电流为0的开关元件即可。
[本实施方式的效果的说明]
在非接触供电系统中，送电侧DC/AC变换电路2与受电侧AC/DC变换电路5分离，因此难以使处于各个变换电路内的开关元件的开关的定时同步。虽然能够通过无线通信来发送各自的工作状态的信息，但产生几ms通信导致的延迟。本实施方式中的送电侧DC/AC变换电路2的开关频率为80kHz，1个周期为约12μs，为了使开关的定时同步，需要更小的时间即几百ns量级以下的低延迟的通信环境，因此难以通过现有的无线通信来取得同步。然而，由于当未取得同步而接通开关元件时工作变得不稳定，因此不是优选的。于是，如本实施方式这样以受电侧AC/DC变换电路5的输入电压的正负的切换为触发而接通开关元件SW1，从而具有如下效果：能够在送电侧和受电侧不使用高速低延迟的无线通信而进行取得了同步的状态下的开关，即使在轻负载时也能够无添加电路而高效地进行功率传输。
实施方式3.
[结构]
基本结构与实施方式1相同，不同点在于具备电流传感器17，该电流传感器17检测受电侧AC/DC变换电路5的输入电流的正负的反转。图17中示出该结构。在图17中仅记载受电部分，省略了送电侧部分。另外，添加了与图1相同附图标记的结构具有同等的功能。
[基本工作]
对本实施方式的非接触供电系统的基本工作进行说明。关于实施方式1中说明过的[工作1]、[工作2]，在本实施方式中也进行相同的工作。而且，关于在实施方式1中说明过的[工作3]中，如在图18中以定时Q所示，将接通受电侧AC/DC变换电路5的开关元件中的至少1个开关元件的定时设为受电侧AC/DC变换电路5的输入电流的正负切换的定时。该定时由电流传感器17检测并被输入至受电侧AC/DC变换电路5内的控制装置15，控制装置15在该定时将开关元件SW1接通。在本实施方式的情况下，接通的开关元件为开关元件SW1，但只要是在接通时到输出电容器6的电流为0的开关元件即可。
[本实施方式的效果的说明]
如本实施方式这样以受电侧AC/DC变换电路5的输入电流的正负的切换为触发而接通开关元件，从而具有如下效果：与实施方式2同样地，能够在送电侧和受电侧不使用高速通信而进行取得了同步的状态下的开关，即使在轻负载时也能够无添加电路而高效地进行功率传输。
实施方式4.
[结构]
图19示出本实施方式的非接触供电系统。基本结构与实施方式1的非接触供电系统是同样的。为除了基本结构以外还具有测定送电侧DC/AC变换电路2的输入功率的传感器18以及将受电侧的负载电压信息VX发送至送电侧并且送电侧接受该信息的结构。由传感器18测定出的输入功率经由无线通信模块9b、9a被输入至受电侧AC/DC变换电路5的控制装置15。
[基本工作]
对本实施方式的非接触供电系统的基本工作进行说明。关于实施方式1中说明过的[工作1]、[工作2]，在本实施方式中也进行相同的工作。
在受电侧AC/DC变换电路5的输出电压被维持为恒定并且负载电流为恒定的条件下，按照例如接通占空比5％来进行开关元件SW1～SW4的开关。之后，用传感器18测定送电侧DC/AC变换电路2的输入功率Pin_1，之后将接通占空比设为10％。然后，再次用传感器18测定送电侧DC/AC变换电路的输入功率Pin_2。
在接通占空比5％时测定出的输入功率Pin_1和在接通占空比10％时测定出的输入功率Pin_2通过无线通信模块9a、9b被发送至控制装置15，在控制装置15中被进行比较。
在输入功率Pin_2小于输入功率Pin_1的情况下，使接通占空比增加至15％。在输入功率Pin_2大于输入功率Pin_1的情况下，将接通占空比减少至5％。重复像这样的工作：对上次输入功率值与本次输入功率值进行比较，在本次输入功率值小的情况下继续增加接通占空比，在本次输入功率值大的情况下继续减少接通占空比，对接通占空比进行控制以使得输入功率为最小。此外，虽然在本实施方式中测定输入功率，但基于送电侧DC/AC变换电路2的输出功率的测定值来控制接通占空比也具有同样的效果。
[效果]
利用上述的基本工作，如图20所示，在负载功率为恒定的条件下，输入功率为最小的工作条件被视为传输效率(线圈间效率)为最大的条件。因而，能够不用事先准备如实施方式1中说明过的使负载电流值与接通占空比相对应而得到的查找表而根据负载电流来设定线圈间效率高的接通占空比。
虽然本申请记载了各种例示性的实施方式及实施例，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能不被限于对特定的实施方式的应用，而能够单独或以各种组合应用于实施方式。
因此，在本申请说明书所公开的技术的范围内可以设想未例示出的无数变形例。例如设为包括如下情况：将至少1个构成要素变形的情况、追加的情况或省略的情况，而且，提取至少1个构成要素并与其它实施方式的构成要素组合的情况。

Claims (6)

1.一种非接触供电系统，其特征在于，具备：
送电侧DC/AC变换电路，连接于外部电源；
第1线圈，连接于所述送电侧DC/AC变换电路；
第2线圈，通过磁耦合与所述第1线圈进行送电/受电；
受电侧AC/DC变换电路，连接于所述第2线圈；
电容器，连接于所述受电侧AC/DC变换电路的DC输出侧；
电流传感器，测定在连接于所述电容器的负载流过的电流；
电压传感器，测定连接的所述负载的电压；以及
通信装置，对所述送电侧DC/AC变换电路发送所述电压传感器的输出，
其中，所述送电侧DC/AC变换电路进行控制以使所述负载的电压处于预先决定的范围，
当所述负载的电压被控制于所述范围时，所述受电侧AC/DC变换电路进行控制以根据流过所述负载的电流来产生到所述电容器的电流为0的期间。
2.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述受电侧AC/DC变换电路包括多个开关元件，进行控制以便根据所述受电侧AC/DC变换电路的输入电压的正负的切换来将1个以上的所述开关元件接通从而产生到所述电容器的电流为0的期间
3.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述受电侧AC/DC变换电路包括多个开关元件，进行控制以便根据所述受电侧AC/DC变换电路的输入电流的正负的切换来将1个以上的所述开关元件接通从而产生到所述电容器的电流为0的期间。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
到所述电容器的电流为0的期间是基于所述期间与流过所述负载的电流对应地唯一被确定的查找表来控制的。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
具备传感器，该传感器检测所述送电侧DC/AC变换电路的输入功率或输出功率，
对到所述电容器的电流为0的期间进行控制以使得由所述传感器检测出的输入功率或输出功率为最小。
6.根据权利要求5所述的非接触供电系统，其特征在于，
对所述输入功率或所述输出功率以如下方式进行控制：对由所述传感器检测出的本次的功率检测值与上次的功率检测值进行比较，在本次的功率检测值小于上次的功率检测值的情况下，使到所述电容器的电流为0的期间增加，在本次的功率检测值大于上次的功率检测值的情况下，使到所述电容器的电流为0的期间减少。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012105456A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Sharp Corp 非接触給電システム
US20140009109A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Jihyun Lee Wireless power transfer method, apparatus and system
EP2985846A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-17 Nxp B.V. Wireless power transmission
CN105379065A (zh) * 2013-07-19 2016-03-02 株式会社Ihi 供电装置及非接触供电系统
JP2016092986A (ja) * 2014-11-05 2016-05-23 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置及び受電機器
US20180097351A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 General Electric Company Over voltage protection for a wireless power transfer system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2929697B2 (ja) * 1990-10-24 1999-08-03 オムロン株式会社 電源回路装置
JP3254688B2 (ja) * 1991-05-10 2002-02-12 オムロン株式会社 電磁誘導式非接触電力伝送装置
JP2006141115A (ja) 2004-11-11 2006-06-01 Asyst Shinko Inc 給電装置
FI20095973A0 (fi) * 2009-09-22 2009-09-22 Powerkiss Oy Induktiivinen tehonsyöttö
CN108400641B (zh) * 2013-02-20 2021-05-04 松下知识产权经营株式会社 非接触送电装置
JP6379660B2 (ja) * 2013-06-27 2018-08-29 Tdk株式会社 ワイヤレス受電装置、及び、ワイヤレス電力伝送装置
JP2015202030A (ja) * 2014-04-02 2015-11-12 株式会社デンソー 非接触給電装置及び非接触給電システム
JP6394356B2 (ja) 2014-12-16 2018-09-26 株式会社デンソー 非接触給電システムの受電装置
JP6548554B2 (ja) 2015-11-06 2019-07-24 国立大学法人 東京大学 受電装置
KR102612384B1 (ko) * 2016-02-08 2023-12-12 위트리시티 코포레이션 Ｐｗｍ 커패시터 제어
JP6754669B2 (ja) 2016-10-31 2020-09-16 株式会社ダイヘン 給電側装置および給電システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012105456A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Sharp Corp 非接触給電システム
US20140009109A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Jihyun Lee Wireless power transfer method, apparatus and system
CN105379065A (zh) * 2013-07-19 2016-03-02 株式会社Ihi 供电装置及非接触供电系统
EP2985846A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-17 Nxp B.V. Wireless power transmission
JP2016092986A (ja) * 2014-11-05 2016-05-23 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置及び受電機器
US20180097351A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 General Electric Company Over voltage protection for a wireless power transfer system
CN107887984A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 通用电气公司 用于无线电力传送系统的过电压保护

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