JP2011083132A5

JP2011083132A5 - 電力供給システム、及びそのための可動体と固定体

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Publication number: JP2011083132A5
Application number: JP2009233909A
Authority: JP
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2029-10-07

Description

この発明は、各種の負荷に対して電力供給を行うための電力供給システム、及びそのための可動体と固定体に関する。

また、請求項８に記載の電力供給システムは、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、前記アクティブキャパシタは、直流電源から供給された直流電流をスイッチングするスイッチング部、前記スイッチング部をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御部、及び前記スイッチング部から出力されたパルス信号をアナログ信号に変換して出力するフィルタ部とを有するスイッチングアンプを備える。
また、請求項９に記載の可動体は、電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第１の送電電極又は第２の送電電極に対して、境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極及び第２の受電電極であって、前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサを構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成される、第１の受電電極及び第２の受電電極と、前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの少なくとも一方に直列接続されたアクティブキャパシタと、前記アクティブキャパシタを制御するアクティブキャパシタ制御手段と、を備え、前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサと前記アクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、前記アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させる。
また、請求項１０に記載の固定体は、電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、交流電源と、前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間に第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサを構成する第１の送電電極及び第２の送電電極と、前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの少なくとも一方に直列接続されたアクティブキャパシタと、前記アクティブキャパシタを制御するアクティブキャパシタ制御手段と、を備え、前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサと前記アクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、前記アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させる。

請求項１に記載の電力供給システム、請求項９に記載の可動体、あるいは請求項１０に記載の固定体によれば、送電電極と受電電極とを相互に非接触状態としたまま電力供給を行うことができ、送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、送電電極が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。特に、この電力供給システムによれば、第１の結合コンデンサと第２の結合コンデンサとアクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、第１の結合コンデンサと第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させるので、第１の結合コンデンサと第２の結合コンデンサとアクティブキャパシタとの合成キャパシタンスを、アクティブキャパシタンスで発生させる負のキャパシタンスの作用で、等価的に、非常に容量の大きなキャパシタンスとして振る舞わせることが可能になる。このため、直列共振を用いることなく、電界結合により高効率で電力供給を行うことが可能となる。このため、直列共振回路が不要になるので、固定体を小型化できると共に、直列共振条件を維持するために電力周波数が限定されるという問題も回避できる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電力供給システム、及びそのための可動体と固定体の各実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

Claims

電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、
前記固定体は、
交流電源と、
前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、前記交流電源から交流電力の供給を受ける第１の送電電極及び第２の送電電極と、を備え、
前記可動体は、
前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極及び第２の受電電極、を備え、
前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成され、
前記固定体又は前記可動体は、
前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの少なくとも一方に直列接続されたアクティブキャパシタと、
前記アクティブキャパシタを制御するアクティブキャパシタ制御手段と、を備え、
前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサと前記アクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、前記アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させる、
電力供給システム。
前記アクティブキャパシタと前記アクティブキャパシタ制御手段とを、前記固定体に設けた、
請求項１に記載の電力供給システム。
前記固定体は、
前記交流電源から前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサを経て当該交流電源に帰還する線路上に、前記アクティブキャパシタ及びアクティブキャパシタ制御手段を備えると共に、当該線路を流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記電流検出手段にて検出された電流が最大点近傍となるように、前記アクティブキャパシタを制御し、
前記可動体は、
前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサの間に接続された前記負荷を備える、
請求項２に記載の電力供給システム。
前記固定体は、
前記交流電源から前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサを経て当該交流電源に帰還する線路に対して、調整用電流制限抵抗又は回路線路を選択的に接続する固定体側切替え手段と、
少なくとも、前記第１の結合コンデンサ、前記第２の結合コンデンサ、及び前記アクティブキャパシタの合成電圧を検出する電圧検出手段と、
前記可動体との間で通信を行う固定体側通信手段と、を備え、
前記可動体は、
前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサを接続する線路に対して、前記負荷又は調整用短絡線路を選択的に接続する可動体側切替え手段と、
前記固定体との間で通信を行う可動体側通信手段と、を備え、
前記アクティブキャパシタ制御手段は、
初期モードにおいては、前記固定体側切替え手段を介して前記調整用電流制限抵抗３６を接続した後、前記固定体側通信手段と前記可動体側通信手段の通信を介して前記可動体側切替え手段により前記調整用短絡線路を接続し、
前記初期モード後の調整モードにおいては、前記電圧検出手段にて検出された電圧に基づいて、当該電圧が所定電圧以下となるように、前記アクティブキャパシタを制御し、
前記調整モード後の電力供給モードにおいては、前記固定体側通信手段と前記可動体側通信手段の通信を介して前記可動体側切替え手段により前記負荷を接続した後、前記固定体側切替え手段を介して前記回路線路を接続する、
請求項２に記載の電力供給システム。
前記アクティブキャパシタ制御手段は、
前記初期モードにおいては、前記交流電源の電圧を所定の初期電圧値に制御し、
前記電力供給モードにおいては、前記交流電源の電圧を前記初期電圧値よりも大きな所定の充電電圧値に制御する、
請求項４に記載の電力供給システム。
前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記電力供給モードにおいて、所定の調整開始状態になった場合には前記調整モードの制御を行い、所定の電力供給不要状態になった場合には前記初期モードの制御を行う、
請求項４又は５に記載の電力供給システム。
前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの各々に、前記アクティブキャパシタが直列接続された、
請求項１から６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
前記アクティブキャパシタは、直流電源から供給された直流電流をスイッチングするスイッチング部、前記スイッチング部をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御部、及び前記スイッチング部から出力されたパルス信号をアナログ信号に変換して出力するフィルタ部とを有するスイッチングアンプを備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、
前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第１の送電電極又は第２の送電電極に対して、境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極及び第２の受電電極であって、前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサを構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成される、第１の受電電極及び第２の受電電極と、
前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの少なくとも一方に直列接続されたアクティブキャパシタと、
前記アクティブキャパシタを制御するアクティブキャパシタ制御手段と、を備え、
前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサと前記アクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、前記アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させる、
可動体。
電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、
交流電源と、
前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間に第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサを構成する第１の送電電極及び第２の送電電極と、
前記第１の結合コンデンサ又は前記第２の結合コンデンサの少なくとも一方に直列接続されたアクティブキャパシタと、
前記アクティブキャパシタを制御するアクティブキャパシタ制御手段と、を備え、
前記アクティブキャパシタ制御手段は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサと前記アクティブキャパシタとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスが、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの合成キャパシタンスの送電周波数における交流インピーダンスに対して十分小さくなるように、前記アクティブキャパシタに負のキャパシタンスを発生させる、
固定体。