JP2018038263A - 無線送電装置及び無線電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
Description
受電コイルを含む受電アンテナを備えた複数の無線受電装置に、高周波電力を伝送する無線電力伝送システムの無線送電装置であって、
上記複数の無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合可能な少なくとも1つの送電アンテナと、
上記高周波電力を発生して上記少なくとも一つの送電アンテナに供給する1つのインバータ回路と、
上記複数の無線受電装置の各々から上記各受電コイルの出力電圧値を受信する受信回路と、
上記受信した出力電圧値に応じて、上記インバータ回路から供給される上記高周波電力の周波数または振幅を含む伝送条件を制御する制御回路と、を備え、
上記制御回路は、
上記複数の無線受電装置のうちの第1無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送する上記伝送条件を変更し、
上記インバータ回路を用いて、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置から受信する上記出力電圧値を、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下に制御する。
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した無線電力伝送システムに関し、以下の問題が生じることを見いだした。
受電コイルを含む受電アンテナを備えた複数の無線受電装置に、高周波電力を伝送する無線電力伝送システムの無線送電装置であって、
上記複数の無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合可能な少なくとも1つの送電アンテナと、
上記高周波電力を発生して上記少なくとも一つの送電アンテナに供給する1つのインバータ回路と、
上記複数の無線受電装置の各々から上記各受電コイルの出力電圧値を受信する受信回路と、
上記受信した出力電圧値に応じて、上記インバータ回路から供給される上記高周波電力の周波数または振幅を含む伝送条件を制御する制御回路と、を備え、
上記制御回路は、
上記複数の無線受電装置のうちの第1無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送する上記伝送条件を変更し、
上記インバータ回路を用いて、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置から受信する上記出力電圧値を、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下に制御する。
上記複数の無線受電装置のうちの上記第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知する方法は、上記位置検出コイルを用いて、上記位置検出回路が上記送電アンテナに対する上記受電アンテナの相対的位置を検出する方法、または、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置のいずれかの受電コイルの出力電圧が変化したことを検知する方法のいずれか一方の方法であってもよい。
上記受信回路を用いて、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置から受信した各出力電圧値の差が、上記制限電圧と上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置が動作する最小電圧との差分に対応する所定の電圧幅に収まる上記高周波電力の周波数を決定し、
上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数を上記決定した周波数に固定した状態で、上記高周波電力の振幅を変更し、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置から受信する上記出力電圧値を、上記制限電圧以下で上記最小電圧以上に制御してもよい。
上記制御回路は、
上記複数の無線受電装置のうちの上記第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したと判断した後、
上記記憶装置に記憶された周波数特性に基づいて、上記第1及び第2の無線受電装置に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を決定してもよい。
上記制御回路は、上記複数の無線受電装置のうちの少なくとも1つの第1の無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2の無線受電装置の受電アンテナが新たに上記送電アンテナに電磁的に結合したことを検出したとき、
上記インバータ回路の出力電圧、出力電流、及び動作周波数を含む、上記インバータ回路の動作状態に係るパラメータを上記記憶装置に記憶し、
上記第1無線受電装置への高周波電力の伝送を停止し、または、上記第1無線受電装置に伝送されている高周波電力より小さい高周波電力を上記第1無線受電装置に伝送し、
上記記憶装置に記憶されたパラメータに基づいて、上記第1及び第2の無線受電装置に同時に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を設定してもよい。
上記制御回路は、上記直流電力の電圧を制御することにより、上記高周波電力の振幅を設定してもよい。
1つの無線受電装置の受電アンテナが新たに上記複数の送電アンテナのうちの少なくとも1つの送電アンテナに電磁的に結合したとき、上記複数の送電アンテナに対する上記受電アンテナの相対的位置を検出する検出装置とをさらに備え、
上記制御回路は、上記検出装置によって検出された上記受電アンテナの相対的位置に基づいて、上記受電アンテナに電磁的に結合した送電アンテナのうちの少なくとも1つに高周波電力を供給するように上記スイッチ回路を制御してもよい。
上記各無線受電装置は、受電コイルを含む共振回路を含む受電アンテナを備え、
上記無線送電装置は、
送電コイルを含む共振回路を含み、上記各無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合する少なくとも1つの送電アンテナと、
可変な周波数及び可変な振幅を有する高周波電力を発生して上記送電アンテナに供給するインバータ回路と、
上記インバータ回路を制御する制御回路とを備え、
上記制御回路は、上記複数の無線受電装置のうちの少なくとも1つの第1の無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2の無線受電装置の受電アンテナが新たに上記送電アンテナに電磁的に結合したことを検出したとき、
上記高周波電力の伝送を一時的に停止し、
上記第1及び第2の無線受電装置に同時に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を設定し、
上記高周波電力の伝送を再開する。
上記制御回路は、上記複数の無線受電装置のうちの少なくとも1つの第1の無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2の無線受電装置の受電アンテナが新たに上記送電アンテナに電磁的に結合したことを検出したとき、
上記インバータ回路の出力電圧、出力電流、及び動作周波数を含む、上記インバータ回路の動作状態に係るパラメータを上記記憶装置に記憶し、
上記高周波電力の伝送を一時的に停止し、
上記記憶装置に記憶されたパラメータに基づいて、上記第1及び第2の無線受電装置に同時に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を設定してもよい。
上記制御回路は、上記記憶装置に記憶された周波数特性に基づいて、上記各無線受電装置の受電アンテナの出力電圧が予め決められたしきい値未満になるように、上記第1及び第2の無線受電装置に同時に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を設定してもよい。
上記制御回路は、上記直流電力の電圧を制御することにより、上記高周波電力の振幅を設定してもよい。
送電コイルを含む共振回路をそれぞれ含む複数の送電アンテナと、
上記インバータ回路によって発生された高周波電力を上記複数の送電アンテナの少なくとも1つに選択的に供給するスイッチ回路と、
1つの無線受電装置の受電アンテナが新たに上記複数の送電アンテナのうちの少なくとも1つの送電アンテナに電磁的に結合したとき、上記複数の送電アンテナに対する上記受電アンテナの相対的位置を検出する検出装置とをさらに備え、
上記制御回路は、上記検出装置によって検出された上記受電アンテナの相対的位置に基づいて、上記受電アンテナに電磁的に結合した送電アンテナのうちの少なくとも1つに高周波電力を供給するように上記スイッチ回路を制御してもよい。
以下、本開示の第1の実施形態に係る無線電力伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
以下、本開示の第2の実施形態に係る無線電力伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
的結合が弱い場合においても通信の安定性が向上するという効果がある。
いずれかに遅延のオフセットを与えることに代えて、第1の負荷変調信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの瞬間に第2の負荷変調信号の遷移を抑制してもよい(図17の5段目)。
・時分割の通信に用いる第2の負荷変調信号を変調する周波数を上げることで、時分割された第2の負荷変調信号のタイムスロット当たりの変調速度を、第1の負荷変調信号のタイムスロット当たりの変調速度以上にすることができる。
・周波数分割された負荷変調信号を通信速度向上のために利用することもできる。この場合には、無線受電装置が負荷変調信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの瞬間を決めてもよい。
2,2A,2B,2C,2D…無線送電装置、
3−1,3−2…無線受電装置、
20,20A,20B,20C,20D…制御回路、
20a…メモリ、
21…DC/DCコンバータ回路、
22…インバータ回路、
23…スイッチ回路、
24−1〜24−N,24a−1,24b−1,24c−1,24A,24C…送電アンテナ、
25…位置検出コイル、
25a〜24i…検出コイル、
26…位置検出回路、
27…受信回路、
28…送信回路、
31−1,31−2…受電アンテナ、
32−1,32−2,32B−1,32B−2…受電回路、
33−1,33−2…負荷装置、
34−1,34B−1…負荷変調回路、
35−1…整流回路、
36−1…モニタ回路、
37−1,37B−1…制御回路、
38−1,38B−1…送信回路、
39−1…受信回路、
C1,C2…キャパシタ、
Cm,Cm1,Cm2…容量、
L1…送電コイル、
SW,SW1,SW2…スイッチ。
Claims (6)
- 受電コイルを含む受電アンテナを備えた複数の無線受電装置に、高周波電力を伝送する無線電力伝送システムの無線送電装置であって、
上記複数の無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合可能な少なくとも1つの送電アンテナと、
上記高周波電力を発生して上記少なくとも一つの送電アンテナに供給する1つのインバータ回路と、
上記複数の無線受電装置の各々から上記各受電コイルの出力電圧値を受信する受信回路と、
上記受信した出力電圧値に応じて、上記インバータ回路から供給される上記高周波電力の周波数または振幅を含む伝送条件を制御する制御回路と、を備え、
上記制御回路は、
上記複数の無線受電装置のうちの第1無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送する上記伝送条件を変更し、
上記インバータ回路を用いて、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置から受信する上記出力電圧値を、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下に制御する、
無線送電装置。 - 上記制御回路は、上記第1無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記第1無線受電装置への上記高周波電力の伝送を停止するように、または、上記第1無線受電装置に伝送されている上記高周波電力より小さい高周波電力を上記第1無線受電装置に伝送するように、上記伝送条件を変更する、
請求項1に記載の無線送電装置。 - 上記無線送電装置は、さらに位置検出コイルと、上記位置検出コイルを用いて、上記送電アンテナに対する上記受電アンテナの相対的位置を検出する位置検出回路とを具備し、
上記複数の無線受電装置のうちの上記第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知する方法は、上記位置検出コイルを用いて、上記位置検出回路が上記送電アンテナに対する上記受電アンテナの相対的位置を検出する方法、または、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置のいずれかの受電コイルの出力電圧が変化したことを検知する方法のいずれか一方の方法である、
請求項1または請求項2に記載の無線送電装置。 - 上記制御回路は、
上記インバータ回路を用いて、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置から受信する上記出力電圧値を、上記少なくとも1つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも1つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下および上記無線受電装置が動作する最小電圧以上に制御する、
請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の無線送電装置。 - 上記無線送電装置は、上記第1及び第2無線受電装置に上記高周波電力を伝送するときに上記第1及び第2無線受電装置の各々から受信する出力電圧値の周波数特性を予め記憶した記憶装置をさらに備え、
上記制御回路は、
上記複数の無線受電装置のうちの上記第2無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したと判断した後、
上記記憶装置に記憶された周波数特性に基づいて、上記第1及び第2無線受電装置に伝送するための上記高周波電力の周波数及び振幅を決定する、
請求項1に記載の無線送電装置。 - 請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の無線送電装置と、
受電コイルを含む共振回路を含む受電アンテナをそれぞれ備えた複数の無線受電装置とを含む無線電力伝送システム。
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