JP2010141977A - 非接触電力伝送装置における電力伝送方法及び非接触電力伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非接触電力伝送装置10は、交流電源11と、交流電源11に接続された1次コイル12と、1次側共鳴コイル13と、2次側共鳴コイル14と、負荷16が接続された2次コイル15と、2次コイル15と負荷16との間に設けられたインピーダンス可変回路17とを備えている。1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14、2次コイル15、負荷16及びインピーダンス可変回路17は共鳴系20を構成する。交流電源11は共鳴系20の共鳴周波数に等しい周波数で交流電圧を出力し、インピーダンス可変回路17は、共鳴系20の入力インピーダンスの変化を抑制するようにインピーダンスが調整される。
【選択図】図1
Description
NIKKEI ELECTRONICS 2007.12.3 117頁〜128頁
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、非接触電力伝送装置10の構成を模式的に示す。図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、交流電源11と、交流電源11に接続された1次コイル12と、1次側共鳴コイル13と、2次側共鳴コイル14と、2次コイル15と、2次コイル15に接続された負荷16と、2次コイル15と負荷16との間に設けられたインピーダンス可変回路17とを備えている。1次側共鳴コイル13及び2次側共鳴コイル14にはそれぞれコンデンサ18,19が並列に接続されている。1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14、2次コイル15、負荷16、インピーダンス可変回路17及びコンデンサ18,19は共鳴系20を構成する。また、非接触電力伝送装置10はインピーダンス可変回路17を制御する制御装置21を備えている。
1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14及び2次コイル15は電線により形成されている。コイルを構成する電線には、例えば、絶縁ビニル被覆線が使用される。コイルの巻径や巻数は、伝送しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。この実施形態では1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14及び2次コイル15は、同じ巻径に形成されている。1次側共鳴コイル13及び2次側共鳴コイル14は同じに形成され、各コンデンサ18,19として同じコンデンサが使用されている。
次に前記のように構成された非接触電力伝送装置10の作用を説明する。
(1)非接触電力伝送装置10は、交流電源11と、交流電源11に接続された1次コイル12と、1次側共鳴コイル13と、2次側共鳴コイル14と、2次コイル15と、2次コイル15に接続された負荷16と、2次コイル15と負荷16との間に設けられたインピーダンス可変回路17とを備える。1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14、2次コイル15、負荷16及びインピーダンス可変回路17は共鳴系20を構成する。そして、共鳴系20のパラメータ変化に対して、交流電源11から出力される交流電圧の周波数における共鳴系20の入力インピーダンスZinの変化を抑制するように制御装置21がインピーダンス可変回路17のインピーダンスを調整する。したがって、共鳴コイル間の距離や負荷の少なくとも一方が共鳴周波数を設定する際に基準とした値から変化した場合、交流電源11の交流出力電圧の周波数を変更しなくても、交流電源11への反射電力を低減して、交流電源11から電力を効率良く負荷16に供給することができる。
次に第2の実施形態を図4にしたがって説明する。この実施形態では、充電時における移動体30の停止位置は充電装置35との距離が決められた位置ではなく、停止位置によって1次側共鳴コイル13と2次側共鳴コイル14との距離が異なり、距離の違いによっても共鳴系20の入力インピーダンスZinが変化する場合に対応するように構成されている点が前記第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
(5)非接触電力伝送装置10は、負荷を検出する負荷検出手段(充電量センサ32)と、1次側共鳴コイル13と2次側共鳴コイル14との距離を測定する距離測定手段(距離センサ36)とを備え、制御装置21は、距離測定手段の測定結果と、負荷検出手段の検出結果とに基づいてインピーダンス可変回路17のインピーダンスの調整を行う。したがって、2つの共鳴コイル間の距離及び負荷の両方が変化しても、交流電源11の交流出力電圧の周波数を変更せずに、交流電源11から電力を効率良く負荷に供給することができる。
○ 非接触電力伝送装置10は、共鳴系20の共鳴周波数における入力インピーダンスZinの変化の要因として、1次側共鳴コイル13と2次側共鳴コイル14との距離のみを考慮し、負荷検出手段を備えずに、距離測定手段(距離センサ36)のみを備える構成としてもよい。例えば、第2の実施形態において、移動体30に設けた充電量センサ32を省略し、メモリ34には充電量に関するデータの記憶を省略する。この場合、制御装置21は、距離測定手段(距離センサ36)の測定結果に基づいてインピーダンス可変回路17のインピーダンスの調整を行う。したがって、2つの共鳴コイル間の距離が変化しても、交流電源11の交流出力電圧の周波数を変更せずに、交流電源11から電力を効率良く負荷に供給することができる。また、移動体30を充電装置35との距離が決められ値となる所定位置に停止させなくてよいため、充電位置への停止操作が容易になる。
○ 1次コイル12、1次側共鳴コイル13、2次側共鳴コイル14及び2次コイル15の外形は、円形に限らず、例えば、四角形や六角形や三角形等の多角形にしたり、あるいは楕円形にしたりしてもよい。
○ 電線は断面円形の一般的な銅線に限らず、矩形断面の板状の銅線であってもよい。
○ 1次側共鳴コイル13及び2次側共鳴コイル14は、電線が筒状に巻回されたコイルに限らず、例えば、電線が一平面上に巻回された形状としてもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
Claims (5)
- 交流電源と、
前記交流電源に接続された1次コイルと、
1次側共鳴コイルと、
2次側共鳴コイルと、
2次コイルと、
前記2次コイルに接続された負荷とを備え、
前記1次コイル、前記1次側共鳴コイル、前記2次側共鳴コイル、前記2次コイル及び前記負荷は共鳴系を構成する非接触電力伝送装置における電力伝送方法であって、
前記2次コイルと前記負荷との間にインピーダンス可変回路を設け、前記共鳴系のパラメータ変化に対して、前記交流電源から出力される交流電圧の周波数における前記共鳴系の入力インピーダンスの変化を抑制するように前記インピーダンス可変回路のインピーダンスを調整することを特徴とする非接触電力伝送装置における電力伝送方法。 - 交流電源と、
前記交流電源に接続された1次コイルと、
1次側共鳴コイルと、
2次側共鳴コイルと、
2次コイルと、
前記2次コイルに接続された負荷と、
前記2次コイルと前記負荷との間に設けられるとともに可変リアクタンス素子を有するインピーダンス可変回路と、
前記インピーダンス可変回路を制御する制御装置とを備え、
前記1次コイル、前記1次側共鳴コイル、前記2次側共鳴コイル、前記2次コイル、前記インピーダンス可変回路及び前記負荷は共鳴系を構成し、
前記共鳴系のパラメータ変化に対して、前記制御装置は前記可変リアクタンス素子のリアクタンスを制御して、前記交流電源から出力される交流電圧の周波数における前記共鳴系の入力インピーダンスの変化を抑制するように前記インピーダンス可変回路のインピーダンスを調整することを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 前記負荷を検出する負荷検出手段を備え、前記制御装置は、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記インピーダンス可変回路のインピーダンスの調整を行う請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
- 前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの距離を測定する距離測定手段を備え、前記制御装置は、前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記インピーダンス可変回路のインピーダンスの調整を行う請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
- 前記負荷を検出する負荷検出手段と、前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの距離を測定する距離測定手段とを備え、前記制御装置は、前記距離測定手段の測定結果と、前記負荷検出手段の検出結果とに基づいて前記インピーダンス可変回路のインピーダンスの調整を行う請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
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