JP2018170819A - Wireless power transmission apparatus and wireless power transmission system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless power transmission apparatus and wireless power transmission system, having a self-excited oscillation circuit in a simple circuit configuration and capable of achieving cost reduction, high quality and high efficiency.SOLUTION: A wireless power transmission system 1 includes: a wireless power transmission apparatus 10; and a wireless power reception apparatus 20 for receiving electric power transmitted from the wireless power transmission apparatus 10. The wireless power transmission apparatus 10 includes a power transmission coil Lfor executing power transmission and a self-excited oscillation circuit 15 for inverting a DC voltage applied between a pair of DC input terminals 12a, 12b into an AC voltage and supplying the voltage to the power transmission coil L. The power transmission coil Lis constituted of a single coil.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス送電装置およびワイヤレス電力伝送システムに関する。   The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system that transmit power wirelessly.

電源ケーブルや電源コードを用いずに電力を供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。ワイヤレス電力伝送技術は、送電側から受電側にワイヤレスで電力を供給できることから、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、産業機器といった様々な製品への応用が期待されている。   Wireless power transmission technology that supplies power without using a power cable or power cord has attracted attention. Wireless power transmission technology can supply power wirelessly from the power transmission side to the power reception side, so it can be applied to various products such as transportation equipment such as trains and electric cars, home appliances, electronic equipment, wireless communication equipment, toys, and industrial equipment. Is expected.

ワイヤレス電力伝送技術においては、他の電子機器と同様に、簡素な構成で低コスト且つ高効率のものが求められている。この要求を実現するため、簡単な回路で構成できる自励発振回路を用いたものが提案されている。   In the wireless power transmission technology, similar to other electronic devices, a simple configuration with low cost and high efficiency is required. In order to realize this requirement, a device using a self-excited oscillation circuit that can be configured with a simple circuit has been proposed.

例えば、特許文献1には、送電側共振部からトランスを介して受電側共振部に非接触で電力供給を行う非接触給電装置において、送電側共振部が自励式発振回路を備えることが記載されている。この自励式発振回路は、トランスのリファレンスを確保するために当該トランスの送電側一次コイルの中点端子に直流電圧を印加するリファレンス回路と、第1、第2のスイッチング素子と、送電側一次コイルに並列接続されるコンデンサとを有している。送電側一次コイルの両端には送電側一次コイルとコンデンサとの共振回路が有する共振周波数の電圧が生成され、この電圧をもとに送電側二次コイルに発生した誘導電圧を第1、第2のスイッチング素子のゲート側にフィードバックで印加することにより、この誘起電圧を増幅させたドレイン電圧を送電側一次コイルの両端に印加し、このような動作を繰り返すことにより、自励発振が行われる。   For example, Patent Document 1 describes that in a non-contact power feeding device that supplies power from a power transmission side resonance unit to a power reception side resonance unit via a transformer in a contactless manner, the power transmission side resonance unit includes a self-excited oscillation circuit. ing. The self-excited oscillation circuit includes a reference circuit that applies a DC voltage to a middle point terminal of a power transmission side primary coil of the transformer, a first switching element, a second switching element, and a power transmission side primary coil in order to secure a reference of the transformer. And a capacitor connected in parallel. At both ends of the power transmission side primary coil, a voltage having a resonance frequency included in the resonance circuit of the power transmission side primary coil and the capacitor is generated, and induced voltages generated in the power transmission side secondary coil based on this voltage are first and second. The drain voltage obtained by amplifying this induced voltage is applied to both ends of the power transmission side primary coil by applying the feedback to the gate side of the switching element, and self-excited oscillation is performed by repeating such an operation.

また、特許文献2には、自励発振を行うプッシュプル式共振型コンバータが記載されている。この共振型コンバータは、励磁コイルL0とコンデンサC0の並列回路と、この並列回路に並列接続される2つのトランジスタQ1,Q2の直列回路とを備えている。2つのトランジスタQ1,Q2のベースは、抵抗R1,R2をそれぞれ介して、DC入力のマイナス端子に接続されており、また、一方のトランジスタQ1のベースは、コンデンサC1と抵抗R3の並列回路を介して、他方のトランジスタQ2のコレクタに接続され、他方のトランジスタQ2のベースは、コンデンサC2と抵抗R4の並列回路を介して、一方のトランジスタQ1のコレクタに接続されている。また、2つのトランジスタQ1,Q2のエミッタが共通接続されて、DC入力のマイナス端子に接続され、DC入力のプラス端子は、コイルL1を介して励磁コイルL0の中間接続点に接続されている。   Patent Document 2 describes a push-pull resonant converter that performs self-excited oscillation. This resonant converter includes a parallel circuit of an exciting coil L0 and a capacitor C0, and a series circuit of two transistors Q1 and Q2 connected in parallel to this parallel circuit. The bases of the two transistors Q1 and Q2 are connected to the negative terminal of the DC input via resistors R1 and R2, respectively, and the base of one transistor Q1 is connected via a parallel circuit of a capacitor C1 and a resistor R3. The other transistor Q2 is connected to the collector of the other transistor Q2, and the base of the other transistor Q2 is connected to the collector of one transistor Q1 through a parallel circuit of a capacitor C2 and a resistor R4. The emitters of the two transistors Q1 and Q2 are connected in common and connected to the negative terminal of the DC input, and the positive terminal of the DC input is connected to the intermediate connection point of the exciting coil L0 via the coil L1.

特開2012−175880号公報JP 2012-175880 A 特開平9−19078号公報JP-A-9-19078

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、中点端子を介して直列接続される2つのコイルによって送電側一次コイルが形成され、さらに帰還巻線としての送電側二次コイルを有することから、送電コイル部の構成が複雑になり、コストアップとなってしまうという課題があった。加えて、2つのコイルで形成されている送電側一次コイルは、同一のインダクタンス値で結合係数が1となるのが理想であるが、実際には構造上、それぞれのコイルのインダクタンス値は異なり、さらに結合係数も理想より小さくなる。従って、自励発振している第1、第2のスイッチング素子の電流波形は非対称となり、スイッチング損失が増え、効率が低下する課題があった。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, a power transmission side primary coil is formed by two coils connected in series via a midpoint terminal, and further includes a power transmission side secondary coil as a feedback winding. There is a problem that the configuration of the power transmission coil unit becomes complicated and the cost increases. In addition, it is ideal that the primary coil on the power transmission side formed by two coils has the same inductance value and a coupling coefficient of 1, but in practice, the inductance value of each coil differs due to the structure, Furthermore, the coupling coefficient is smaller than ideal. Therefore, the current waveforms of the first and second switching elements that are self-oscillating are asymmetric, and there is a problem that switching loss increases and efficiency decreases.

また、特許文献2に開示された技術は、帰還巻線を用いないものの、中点接続点を介して直列接続される2つのコイルによって励磁コイルL0が形成されており、送電コイル部の構成が複雑となり、コストアップとなってしまうという課題があった。加えて、2つのコイルで形成されている励磁コイルL0は、同一のインダクタンス値で結合係数が1となるのが理想であるが、実際には構造上、2つのコイルのインダクタンス値が異なり、さらに結合係数も理想よりも小さくなる。従って、自励発振している2つのトランジスタQ1,Q2の電流波形は非対称となり、スイッチング損失が増え、効率が低下する課題があった。   Moreover, although the technique disclosed in Patent Document 2 does not use a feedback winding, the exciting coil L0 is formed by two coils connected in series via a midpoint connection point, and the configuration of the power transmission coil unit is as follows. There was a problem that it would become complicated and costly. In addition, it is ideal that the exciting coil L0 formed of two coils has the same inductance value and a coupling coefficient of 1, but in reality, the inductance values of the two coils are different due to the structure. The coupling coefficient is also smaller than ideal. Therefore, the current waveforms of the two transistors Q1 and Q2 that are self-excited oscillate are asymmetrical, resulting in increased switching loss and reduced efficiency.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な回路構成であって、低コスト、高品質、且つ高効率な自励発振回路を備えたワイヤレス送電装置およびワイヤレス電力伝送システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system that have a simple circuit configuration and include a low-cost, high-quality, and high-efficiency self-oscillation circuit. The purpose is to do.

上記課題を解決するため、本発明によるワイヤレス送電装置は、電力伝送を行う送電コイルを含み、一対の直流入力端子間に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記送電コイルに供給する自励発振回路を備え、前記送電コイルが単一のコイルで構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a wireless power transmission device according to the present invention includes a power transmission coil that performs power transmission, and converts a DC voltage applied between a pair of DC input terminals into an AC voltage and supplies the AC voltage to the power transmission coil. An excitation oscillation circuit is provided, and the power transmission coil is formed of a single coil.

本発明によれば、帰還巻線や中間タップを介して接続される2つのコイルからなる送電コイルを使用しなくてよいので、高品質且つ高効率な自励発振回路を備えたワイヤレス送電装置を低コストで実現することができる。   According to the present invention, since it is not necessary to use a power transmission coil composed of two coils connected via a feedback winding or an intermediate tap, a wireless power transmission device including a high-quality and high-efficiency self-excited oscillation circuit is provided. It can be realized at low cost.

本発明において、前記自励発振回路は、前記送電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサと、前記送電コイルの一端に接続される第1のスイッチ素子と、前記送電コイルの他端に接続される第2のスイッチ素子と、前記送電コイルの一端と前記一対の直流入力端子の一方との間に接続される第1のインダクタと、前記送電コイルの他端と前記一対の直流入力端子の一方との間に接続される第2のインダクタとを含むことが好ましい。この構成によれば、高品質且つ高効率な自励発振回路を備えたワイヤレス送電装置を低コストで実現することができる。なお、第1および第2のスイッチ素子は、送電コイルの一端および他端にそれぞれ直接接続されてもよく、共振回路を構成する素子等を介して間接的に接続されてもよい。   In the present invention, the self-excited oscillation circuit is connected to a resonance capacitor that forms a resonance circuit together with the power transmission coil, a first switch element connected to one end of the power transmission coil, and the other end of the power transmission coil. A second switching element; a first inductor connected between one end of the power transmission coil and one of the pair of DC input terminals; the other end of the power transmission coil and one of the pair of DC input terminals; And a second inductor connected between the two. According to this configuration, a wireless power transmission apparatus including a high-quality and high-efficiency self-excited oscillation circuit can be realized at a low cost. The first and second switch elements may be directly connected to one end and the other end of the power transmission coil, respectively, or may be indirectly connected via elements or the like constituting the resonance circuit.

本発明において、前記自励発振回路は、前記第1のスイッチ素子の制御電極と前記送電コイルの他端との間に接続される第1のインピーダンス素子と、前記第2のスイッチ素子の制御電極と前記送電コイルの一端との間に接続される第2のインピーダンス素子とをさらに含むことが好ましい。この場合において、前記第1のインピーダンス素子は、第1の抵抗および第1のコンデンサの少なくとも一方を有し、前記第2のインピーダンス素子は、第2の抵抗および第2のコンデンサの少なくとも一方を有することが好ましい。さらに、前記第1のインピーダンス素子は、前記送電コイルの他端にカソードが接続される第1のダイオードをさらに有し、前記第2のインピーダンス素子は、前記送電コイルの一端にカソードが接続される第2のダイオードをさらに有することが好ましい。これにより、スイッチ素子の損失の低減が可能となるため、一層高効率の自励発振回路を実現できる。なお、第1および第2のインピーダンス素子は、送電コイルの他端および一端にそれぞれ直接接続されてもよく、共振回路を構成する素子等を介して間接的に接続されてもよい。   In the present invention, the self-excited oscillation circuit includes a first impedance element connected between a control electrode of the first switch element and the other end of the power transmission coil, and a control electrode of the second switch element. And a second impedance element connected between the power transmission coil and one end of the power transmission coil. In this case, the first impedance element has at least one of a first resistor and a first capacitor, and the second impedance element has at least one of a second resistor and a second capacitor. It is preferable. Further, the first impedance element further includes a first diode having a cathode connected to the other end of the power transmission coil, and the second impedance element has a cathode connected to one end of the power transmission coil. It is preferable to further have a second diode. As a result, it is possible to reduce the loss of the switch element, so that a more efficient self-excited oscillation circuit can be realized. The first and second impedance elements may be directly connected to the other end and one end of the power transmission coil, respectively, or may be indirectly connected via elements or the like constituting the resonance circuit.

本発明において、前記送電コイルの巻数は1ターンであることが好ましい。これにより、送電コイルの構成の一層の簡素化を図ることができる。   In the present invention, the number of turns of the power transmission coil is preferably one turn. Thereby, the further simplification of the structure of a power transmission coil can be achieved.

本発明において、前記送電コイルは、磁性体と、前記磁性体の主面に渦巻き状に巻回された導線とを有することが好ましい。これにより、高効率且つ低ノイズの送電が可能となる。   In this invention, it is preferable that the said power transmission coil has a magnetic body and the conducting wire wound by the main surface of the said magnetic body spirally. Thereby, high-efficiency and low-noise power transmission is possible.

また、本発明によるワイヤレス電力伝送システムは、上記特徴を有する本発明によるワイヤレス送電装置と、前記ワイヤレス送電装置から送電される電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置と、を備え、前記ワイヤレス受電装置は、前記送電コイルと磁気結合する受電コイルと、前記受電コイルに発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを含むことを特徴とする。本発明によれば、簡素な回路構成であって、低コスト、高品質、且つ高効率な自励発振回路を用いたワイヤレス送電装置を備えたワイヤレス電力伝送システムを提供することができる。   A wireless power transmission system according to the present invention includes the wireless power transmission device according to the present invention having the above characteristics, and a wireless power reception device that wirelessly receives power transmitted from the wireless power transmission device, and the wireless power reception device. Includes a power receiving coil that is magnetically coupled to the power transmitting coil, and a rectifier circuit that converts an AC voltage generated in the power receiving coil into a DC voltage. According to the present invention, it is possible to provide a wireless power transmission system including a wireless power transmission device that uses a self-excited oscillation circuit having a simple circuit configuration and low cost, high quality, and high efficiency.

本発明によれば、簡素な回路構成であって、低コスト、高品質、且つ高効率な自励発振回路を備えたワイヤレス送電装置およびワイヤレス電力伝送システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a simple circuit structure, Comprising: A low-cost, high quality, highly efficient self-excited oscillation circuit provided with the wireless power transmission apparatus and wireless power transmission system can be provided.

図1は、本発明の第1の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システムの構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention. 図2は、送電コイルLTXの構造の一例を示す略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the structure of the power transmission coil LTX . 図3(a)および(b)は、ワイヤレス送電装置の動作説明図である。FIGS. 3A and 3B are operation explanatory diagrams of the wireless power transmission device. 図4(a)および(b)は、ワイヤレス送電装置の動作説明図である。4A and 4B are operation explanatory diagrams of the wireless power transmission device. 図5は、自励発振回路15の動作を説明するための電圧波形図である。FIG. 5 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the self-excited oscillation circuit 15. 図6は、本発明の第2の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システムの構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a wireless power transmission system according to the second embodiment of the present invention. 図7は、ワイヤレス送電装置10の変形例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the wireless power transmitting apparatus 10. 図8は、ワイヤレス送電装置10の変形例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a modified example of the wireless power transmitting apparatus 10. 図9は、ワイヤレス受電装置20の変形例を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a modification of the wireless power receiving apparatus 20.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システムの構成を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、ワイヤレス電力伝送システム1は、ワイヤレス送電装置10とワイヤレス受電装置20とを組み合わせてなり、ワイヤレス送電装置10からワイヤレス受電装置20に電力をワイヤレス伝送するものである。   As shown in FIG. 1, the wireless power transmission system 1 is a combination of a wireless power transmission device 10 and a wireless power reception device 20, and wirelessly transmits power from the wireless power transmission device 10 to the wireless power reception device 20.

ワイヤレス送電装置10は、電力伝送を行う送電コイルLTXを含み、一対の直流入力端子12a,12b間に印加される直流電圧を交流電圧に変換して送電コイルLTXに供給する自励発振回路15と、一対の直流入力端子12a,12b間に接続される入力コンデンサCinとを備えている。 Wireless power transmission device 10 includes a power transmission coil L TX perform power transmission, the pair of DC input terminals 12a, the self-oscillating circuit and supplying the converted AC voltage to a DC voltage applied between 12b to the power transmission coil L TX 15, and an input capacitor C in is connected between the pair of DC input terminals 12a, 12b.

送電コイルLTXは、単一のコイルで構成されている。なお、単一のコイルとは、端子が2つであり、中間タップを有しないことを意味している。図2に示すように、本実施形態による送電コイルLTXは、平板状の磁性体13の主面に一本の導線11が渦巻き状に巻回されてなるスパイラルコイルであることが好ましい。この構成より、高効率且つ低ノイズの送電が可能となる。送電コイルLTXのターン数は特に限定されず、約1ターンであってもよい。送電コイルLTXを1ターンとする場合には、送電コイルの構成の一層の簡素化を図ることができる。 The power transmission coil L TX is composed of a single coil. Note that a single coil means that there are two terminals and no intermediate tap. As shown in FIG. 2, the power transmission coil L TX according to the present embodiment is preferably a spiral coil in which a single conductive wire 11 is spirally wound around the main surface of a flat magnetic body 13. With this configuration, high-efficiency and low-noise power transmission is possible. The number of turns of the power transmission coil L TX is not particularly limited, and may be about 1 turn. When the power transmission coil L TX is set to one turn, the configuration of the power transmission coil can be further simplified.

自励発振回路15は、送電コイルLTXに並列接続される共振コンデンサCp1と、送電コイルLTXの一端11aと一対の直流入力端子のプラス端子12aとの間に接続される第1のインダクタL1と、送電コイルLTXの他端11bと一対の直流入力端子のプラス端子12aとの間に接続される第2のインダクタL2と、送電コイルLTXの一端11aに接続される第1のスイッチ素子Q1と、送電コイルLTXの他端11bに接続される第2のスイッチ素子Q2と、第1のスイッチ素子Q1のゲートと送電コイルLTXの他端11bとの間に接続される第1のインピーダンス素子Z1と、第2のスイッチ素子Q2のゲートと送電コイルLTXの一端11aとの間に接続される第2のインピーダンス素子Z2とを備えている。 Self-oscillating circuit 15, a first inductor and the resonant capacitor C p1 connected in parallel to the power transmission coil L TX, is connected between the positive terminal 12a of the one end 11a and a pair of DC input terminals of the power transmission coil L TX L 1 , a second inductor L 2 connected between the other end 11 b of the power transmission coil L TX and the plus terminal 12 a of the pair of DC input terminals, and a first connected to one end 11 a of the power transmission coil L TX . the switch element Q 1, the second switch element Q 2 to which is connected to the other end 11b of the power transmission coil L TX, between the other end 11b of the first gate and the power transmission coil L TX switching element Q 1 The first impedance element Z 1 to be connected and the second impedance element Z 2 connected between the gate of the second switch element Q 2 and one end 11a of the power transmission coil L TX are provided.

共振コンデンサCp1は、送電コイルLTXおよび第1および第2のインダクタL1,L2と共に共振回路を構成している。また詳細は後述するが、共振コンデンサCp1は送電コイルLTXに直列接続されるものであってもよく、2つ以上のコンデンサが直並列接続されるものであってもよい。 The resonance capacitor C p1 forms a resonance circuit together with the power transmission coil L TX and the first and second inductors L 1 and L 2 . As will be described in detail later, the resonance capacitor C p1 may be connected in series to the power transmission coil L TX , or two or more capacitors may be connected in series and parallel.

本実施形態において第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2はNMOSトランジスタである。第1のスイッチ素子Q1のドレインは第1のインダクタL1を介して一対の直流入力端子の一方であるプラス端子12aに接続されており、第2のスイッチ素子Q2のドレインは第2のインダクタL2を介して一対の直流入力端子のプラス端子12aに接続されている。また第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2のソースは一対の直流入力端子の他方であるマイナス端子12bに接続されている。さらに第1のスイッチ素子Q1のゲート(制御電極)は第2のインダクタL2を介して一対の直流入力端子のプラス端子12aに接続されており、第2のスイッチ素子Q2のゲートは第1のインダクタL1を介して一対の直流入力端子のプラス端子12aに接続されている。 In the present embodiment, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 are NMOS transistors. The drain of the first switch element Q 1 is connected to the plus terminal 12a which is one of the pair of DC input terminals via the first inductor L 1, and the drain of the second switch element Q 2 is the second through the inductor L 2 is connected to the positive terminal 12a of the pair of DC input terminals. The sources of the first and second switch elements Q 1 and Q 2 are connected to the negative terminal 12b which is the other of the pair of DC input terminals. Further, the gate (control electrode) of the first switch element Q 1 is connected to the plus terminal 12a of the pair of DC input terminals via the second inductor L 2, and the gate of the second switch element Q 2 is the second one. It is connected to the positive terminal 12a of the pair of DC input terminals via the first inductor L 1.

第1および第2のインピーダンス素子Z1,Z2の構成は特に限定されないが、例えば図示のように、ダイオード、キャパシタおよび抵抗の並列回路を用いることができる。このように、第1のインピーダンス素子Z1は、抵抗またはコンデンサを有することが好ましく、送電コイルLTXの他端11b側にカソード(第1のスイッチ素子Q1のゲート側にアノード)が接続されるダイオードを有することがさらに好ましい。第2のインピーダンス素子Z2もまた、抵抗またはコンデンサを有することが好ましく、送電コイルLTXの一端11a側にカソード(第2のスイッチ素子Q2のゲート側にアノード)が接続されるダイオードを有することがさらに好ましい。 The configuration of the first and second impedance elements Z 1 and Z 2 is not particularly limited. For example, a parallel circuit of a diode, a capacitor, and a resistor can be used as shown in the figure. Thus, the first impedance element Z 1 preferably has a resistor or a capacitor, and the cathode (the anode on the gate side of the first switch element Q 1 ) is connected to the other end 11 b side of the power transmission coil L TX. It is further preferable to have a diode. Second impedance element Z 2 also preferably has a resistance or a capacitor, the cathode to one end 11a of the power transmission coil L TX (anode to the second gate of the switching element Q 2) has a diode connected More preferably.

ワイヤレス受電装置20の構成は特に限定されないが、例えば、電力伝送時に送電コイルLTXと磁気結合する受電コイルLRXと、受電コイルLRXに直列接続される共振コンデンサCs1と、受電コイルLRXに発生した交流電圧を直流電圧に変換して負荷22に出力する整流回路21と、整流回路21の一対の出力端子間に接続される平滑コンデンサCoutとを備えている。また詳細は後述するが、共振コンデンサCs1は、受電コイルLRXに並列接続されるものであってもよく、2つ以上のコンデンサが直並列接続されるものであってもよい。 Configuration of the wireless power receiving apparatus 20 is not particularly limited, for example, a receiving coil L RX to the power transmission coil L TX magnetically coupled during power transmission, the resonant capacitor C s1 connected in series to the receiving coil L RX, the receiving coil L RX The rectifier circuit 21 converts the AC voltage generated at the DC voltage into a DC voltage and outputs it to the load 22, and the smoothing capacitor C out connected between the pair of output terminals of the rectifier circuit 21. Although details will be described later, the resonance capacitor C s1 may be connected in parallel to the power receiving coil L RX , or two or more capacitors may be connected in series and parallel.

次に、図3および図4を参照しながらワイヤレス送電装置10の動作について説明する。   Next, the operation of the wireless power transmitting apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

まず一対の直流入力端子12a,12b間に直流電圧が印加されると、第1のインダクタL1および第2のインピーダンス素子Z2を介して第2のスイッチ素子Q2がオンになるか、第2のインダクタL2および第1のインピーダンス素子Z1を介して第1のスイッチ素子Q1がオンになる。通常、電子部品の特性のばらつきにより回路の対称性が崩れているため、スイッチ素子Q1,Q2のどちらか一方が先にオンになる。回路の非対称性を確保するため、意図的に第1のインピーダンス素子Z1のインピーダンスを第2のインピーダンス素子Z2よりも小さく設定し、スイッチ素子Q1を先にオンさせてもよい。 First pair of DC input terminals 12a, a DC voltage between 12b is applied, or the second switching element Q 2 is turned on via the first inductor L 1 and the second impedance element Z 2, the The first switch element Q 1 is turned on via the second inductor L 2 and the first impedance element Z 1 . Usually, since the symmetry of the circuit is lost due to variations in the characteristics of the electronic components, one of the switch elements Q 1 and Q 2 is turned on first. In order to ensure the asymmetry of the circuit, the impedance of the first impedance element Z 1 may be intentionally set smaller than that of the second impedance element Z 2 , and the switch element Q 1 may be turned on first .

図3(a)に示すように、例えば第1のスイッチ素子Q1がオンになると、第1のインダクタL1から第1のスイッチ素子Q1に電流I1が流れる。また、第2のインダクタL2から送電コイルLTXおよび共振コンデンサCp1の並列回路を通って第1のスイッチ素子Q1に電流I2が流れる。さらに第1のスイッチ素子Q1がオンになると、第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1と共に第2のスイッチ素子Q2のゲート電圧Vgs2がほぼゼロ[V]になるので、第2のスイッチ素子Q2のオフ状態が維持される。 As shown in FIG. 3A, for example, when the first switch element Q 1 is turned on, a current I 1 flows from the first inductor L 1 to the first switch element Q 1 . Further, the current I 2 flows from the second inductor L 2 to the first switch element Q 1 through the parallel circuit of the power transmission coil L TX and the resonance capacitor C p1 . Further, when the first switching element Q 1 is turned on, so with the first drain voltage V ds1 of the switching element Q 1 becomes the second switching element Q 2 of the gate voltage V gs2 substantially zero [V], the second The off state of the switch element Q 2 is maintained.

電流I2が流れることによって第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2は上昇していくが、送電コイルLTXおよび共振コンデンサCp1を含む共振回路の動作により、ある電圧レベルまで達すると、降下していく。そして第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2がゼロ[V]付近まで降下すると、第1のスイッチ素子Q1のゲート電圧Vgs1もほぼゼロ[V]となり、第1のスイッチ素子Q1がオフになる。 When the current I 2 flows, the drain voltage V ds2 of the second switch element Q 2 increases, but when the voltage reaches a certain voltage level by the operation of the resonance circuit including the power transmission coil L TX and the resonance capacitor C p1 , Going down. When the drain voltage V ds2 of the second switch element Q 2 drops to near zero [V], the gate voltage V gs1 of the first switch element Q 1 also becomes substantially zero [V], and the first switch element Q 1 Turns off.

こうして図3(b)に示すように第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は共にオフになるが、第1のインダクタL1が電流I1を流し続けようとし、また送電コイルLTXも電流I2を流し続けようとするので、第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1および第2のスイッチ素子Q2のゲート電圧Vgs2が上昇し、これにより第2のスイッチ素子Q2がオンになる。 Thus, as shown in FIG. 3B, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 are both turned off, but the first inductor L 1 tries to keep the current I 1 flowing, and the power transmission coil L since TX also tries to keep supplying a current I 2, the first drain voltage V ds1 and the second gate voltage V gs2 of the switching element Q 2 of the switch element Q 1 is increased, thereby the second switching element Q 2 turns on.

図4(a)に示すように、第2のスイッチ素子Q2がオンになると、第2のインダクタL2から第2のスイッチ素子Q2に電流I2が流れる。また、第1のインダクタL1から送電コイルLTXおよび共振コンデンサCp1の並列回路を通って第2のスイッチ素子Q2に電流I1が流れる。さらに第2のスイッチ素子Q2がオンになると、第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2と共に第1のスイッチ素子Q1のゲート電圧Vgs1がほぼゼロ[V]になるので、第1のスイッチ素子Q1のオフ状態が維持される。 As shown in FIG. 4A, when the second switch element Q 2 is turned on, a current I 2 flows from the second inductor L 2 to the second switch element Q 2 . Further, a current I 1 flows from the first inductor L 1 to the second switch element Q 2 through the parallel circuit of the power transmission coil L TX and the resonance capacitor C p1 . Further, when the second switch element Q 2 is turned on, the gate voltage V gs1 of the first switch element Q 1 together with the drain voltage V ds2 of the second switch element Q 2 becomes substantially zero [V]. The switch element Q 1 is kept off.

電流I1が流れることによって第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1は上昇していくが、送電コイルLTXおよび共振コンデンサCp1を含む共振回路の動作により、ある電圧レベルまで達すると、降下していく。そして第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1がゼロ[V]付近まで降下すると、第2のスイッチ素子Q2のゲート電圧Vgs2もほぼゼロ[V]となり、第2のスイッチ素子Q2がオフになる。 When the current I 1 flows, the drain voltage V ds1 of the first switch element Q 1 increases, but when the voltage reaches a certain voltage level by the operation of the resonance circuit including the power transmission coil L TX and the resonance capacitor C p1 , Going down. When the drain voltage V ds1 of the first switch element Q 1 drops to near zero [V], the gate voltage V gs2 of the second switch element Q 2 also becomes substantially zero [V], and the second switch element Q 2 Turns off.

こうして図4(b)に示すように第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は共にオフになるが、第2のインダクタL2が電流I2を流し続けようとし、また送電コイルLTXが電流I1を流し続けようとするので、第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2および第1のスイッチ素子Q1のゲート電圧Vgs1が上昇し、これにより第1のスイッチ素子Q1が再びオンになる(図2(a)参照)。 Thus, as shown in FIG. 4B, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 are both turned off, but the second inductor L 2 tries to keep the current I 2 flowing, and the power transmission coil L since TX is tries to keep supplying a current I 1, the drain voltage V ds2 and the first gate voltage V gs1 switching element Q 1 of the second switching element Q 2 is increased, thereby the first switching element Q 1 is turned on again (see FIG. 2A).

第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は以上のオンオフ動作を繰り返しながら定常状態となり、送電コイルLTXには互いに逆向きで同じ大きさの電流I1、I2が交互に流れ、送電コイルLTXの両端には所定の発振周波数の交流電圧が発生する。 The first and second switching elements Q 1 and Q 2 are in a steady state while repeating the above-described on / off operation, and currents I 1 and I 2 having the same magnitude in opposite directions flow alternately in the power transmission coil L TX . An AC voltage having a predetermined oscillation frequency is generated at both ends of the power transmission coil LTX .

図5は、自励発振回路15の動作を説明するための電圧波形図である。   FIG. 5 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the self-excited oscillation circuit 15.

図5に示すように、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は交互にオンオフ動作を繰り返すが、第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1は、第1のスイッチ素子Q1がオンのときにはゼロ[V]となり、オフのときに半周期の正弦波となる。第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2もまた、第2のスイッチ素子Q2がオンのときにはゼロ[V]となり、オフのときには半周期の正弦波となる。 FIG as shown in 5, the first and second switching elements Q 1, Q 2 repeats on and off alternately operated, but the first drain voltage V ds1 of the switching element Q 1 is a first switching element Q 1 When V is on, it is zero [V], and when it is off, it is a half-cycle sine wave. The second drain voltage V ds2 of the switching element Q 2 is also zero [V] becomes when the second switching element Q 2 is turned on, a sine wave of the half cycle when off.

また、第1のスイッチ素子Q1のゲート電圧Vgs1は、第1のスイッチ素子Q1がオンのときには半周期の正弦波となり、特に第1のインピーダンス素子Z1の電圧降下分だけ第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2よりも小さいピークレベルとなる。第1のスイッチ素子Q1がオフのときにはほぼゼロ[V]となる。同様に、第2のスイッチ素子Q2のゲート電圧Vgs2は、第2のスイッチ素子Q2がオンのときには半周期の正弦波となり、特に第2のインピーダンス素子Z2の電圧降下分だけ第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1よりも小さいピークレベルとなる。第2のスイッチ素子Q2がオフのときにはほぼゼロ[V]となる。 The first gate voltage V gs1 switching element Q 1 is a first switching element Q 1 is in the on a sine wave half cycle, in particular the first impedance element Z 1 voltage drop by the second a smaller peak level than the drain voltage V ds2 of the switching element Q 2. When the first switch element Q 1 is off, it is almost zero [V]. Similarly, the second gate voltage V gs2 of the switching element Q 2 is, the second switching element Q 2 is in the on a sine wave half cycle, the voltage drop by the first particular of the second impedance element Z 2 The peak level is lower than the drain voltage V ds1 of the switch element Q 1 . When the second switch element Q 2 is off, it becomes almost zero [V].

したがって、送電コイルLTXの両端の電圧Voutは、第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧Vds1と第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧Vds2とが合成された交流出力電圧となり、Vout=Vds1−Vds2として示すことができる。 Therefore, the voltage V out across the power transmission coil L TX becomes a first switching element to Q 1 drain voltage V ds1 and second AC output voltage and the drain voltage V ds2 synthesized switching element Q 2, V it can be shown as out = V ds1 -V ds2.

送電コイルの中間タップ(中点端子)から取り出した出力電圧を帰還させることによって発振動作を行う従来の自励発振回路においては、中間タップを介して接続される2つのコイルの非対称性によってスイッチ素子Q1,Q2の電流波形も非対称となり、スイッチング損失が増えることにより効率が低下していた。しかし本実施形態においては、送電コイルLTXが単一のコイルで構成されており、自励発振回路15が中間タップから取り出した出力電圧を用いることなく発振動作を行うので、スイッチ素子Q1,Q2の電流波形の対称性を高めることができ、スイッチング損失を低減して電力変換効率を高めることができる。 In a conventional self-excited oscillation circuit that performs an oscillating operation by feeding back an output voltage taken out from an intermediate tap (middle point terminal) of a power transmission coil, the switching element is caused by the asymmetry of two coils connected via the intermediate tap. The current waveforms of Q 1 and Q 2 are also asymmetric, and the efficiency is reduced due to an increase in switching loss. However, in this embodiment, the power transmission coil L TX is constituted by a single coil, since the oscillation operation without using the output voltage self-oscillating circuit 15 is taken out from the intermediate tap, switching element Q 1, The symmetry of the current waveform of Q 2 can be increased, switching loss can be reduced, and power conversion efficiency can be increased.

以上説明したように、本実施形態によるワイヤレス電力伝送システム1は、ワイヤレス送電装置10とワイヤレス受電装置20とを備え、ワイヤレス送電装置10は、送電コイルLTXと、送電コイルLTXに交流電圧を供給する自励発振回路15とを備え、送電コイルLTXは中間タップを有しない単一のコイルで構成されているので、自励発振回路15を構成する第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2の電流波形が非対称となることによるスイッチング損失を低減して電力変換効率を高めることができる。また、本実施形態による自励発振回路15は、送電コイルLTXが単一のコイルで構成されており、帰還巻線などを有しない簡素な回路構成であるため、高品質且つ高効率なワイヤレス送電装置10およびワイヤレス電力伝送システム1を低コストで実現することができる。 As described above, the wireless power transmission system 1 according to the present embodiment includes the wireless power transmission device 10 and the wireless power reception device 20, and the wireless power transmission device 10 applies an AC voltage to the power transmission coil LTX and the power transmission coil LTX. Since the self-excited oscillation circuit 15 is provided and the power transmission coil L TX is formed of a single coil having no intermediate tap, the first and second switching elements Q 1 constituting the self-excited oscillation circuit 15 are provided. , Q 2 current waveform becomes asymmetric, switching loss can be reduced and power conversion efficiency can be increased. Further, the self-excited oscillation circuit 15 according to the present embodiment has a simple circuit configuration in which the power transmission coil L TX is configured by a single coil and does not have a feedback winding or the like. The power transmission device 10 and the wireless power transmission system 1 can be realized at low cost.

図6は、本発明の第2の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システムの構成を示す回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a wireless power transmission system according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、このワイヤレス電力伝送システム2の特徴は、自励発振回路15を構成する第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2としてNMOSトランジスタではなくPMOSトランジスタを用いた点にある。そのため、送電コイルLTXの一端11aは、第1のインダクタL1を介して一対の直流入力端子の一方であるマイナス端子12bに接続されており、送電コイルLTXの他端11bは、第2のインダクタL2を介して一対の直流入力端子のマイナス端子12bに接続されている。 As shown in FIG. 6, the wireless power transmission system 2 is characterized in that PMOS transistors are used as the first and second switch elements Q 1 and Q 2 constituting the self-excited oscillation circuit 15 instead of NMOS transistors. is there. Therefore, one end 11a of the power transmission coil L TX, via a first inductor L 1 is connected to the negative terminal 12b is one of the pair of DC input terminals, the other end 11b of the power transmission coil L TX, the second It is connected to the negative terminal 12b of the pair of DC input terminals through the inductor L 2.

本実施形態において、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2のドレインは一対の直流入力端子の他方であるプラス端子12aに接続されており、第1のスイッチ素子Q1のソースは第1のインダクタL1を介して一対の直流入力端子のマイナス端子12bに接続されており、第2のスイッチ素子Q2のソースは第2のインダクタL2を介して一対の直流入力端子のマイナス端子12bに接続されている。さらに第1のスイッチ素子Q1のゲートは第1のインピーダンス素子Z1および第2のインダクタL2を介してマイナス端子12bに接続されており、第2のスイッチ素子Q2のゲートは第2のインピーダンス素子Z2および第1のインダクタL2を介してマイナス端子12bに接続されている。 In the present embodiment, the drains of the first and second switch elements Q 1 and Q 2 are connected to the plus terminal 12a which is the other of the pair of DC input terminals, and the source of the first switch element Q 1 is the first It is connected to the negative terminal 12b of the pair of DC input terminals via the first inductor L 1, a second source of the switching element Q 2 is the negative terminal of the pair of DC input terminals through a second inductor L 2 12b. Further, the gate of the first switch element Q 1 is connected to the minus terminal 12 b via the first impedance element Z 1 and the second inductor L 2, and the gate of the second switch element Q 2 is the second switch element Q 2. The impedance element Z 2 and the first inductor L 2 are connected to the minus terminal 12b.

以上の構成を有するワイヤレス電力伝送システム2は、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、本実施形態による自励発振回路15は、送電コイルLTXが単一のコイルで構成されており、帰還巻線などを有しない簡素な回路構成であるため、高品質且つ高効率なワイヤレス送電装置10およびワイヤレス電力伝送システム2を低コストで実現することができる。 The wireless power transmission system 2 having the above configuration can achieve the same operational effects as the first embodiment. That is, the self-excited oscillation circuit 15 according to the present embodiment has a simple circuit configuration in which the power transmission coil L TX is configured by a single coil and does not have a feedback winding, so that high-quality and high-efficiency wireless communication is achieved. The power transmission device 10 and the wireless power transmission system 2 can be realized at a low cost.

図7および図8は、ワイヤレス送電装置10の変形例を示す回路図である。なお、図7および図8では、第1の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム1におけるワイヤレス送電装置10の変形例を示しているが、第2の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム2におけるワイヤレス送電装置10にも適用可能である。   7 and 8 are circuit diagrams illustrating modifications of the wireless power transmitting apparatus 10. 7 and 8 show a modification of the wireless power transmission device 10 in the wireless power transmission system 1 according to the first embodiment, the wireless power transmission in the wireless power transmission system 2 according to the second embodiment. The present invention can also be applied to the device 10.

図7(a)に示すワイヤレス送電装置10の特徴は、送電コイルLTXおよび第1および第2のインダクタL1,L2と共に共振回路を構成する共振コンデンサCp1が送電コイルLTXと直列接続されている点にある。また図7(b)に示すワイヤレス送電装置10の特徴は、送電コイルLTXおよび第1および第2のインダクタL1,L2と共に共振回路を構成する2つの共振コンデンサCp1,Cp2を備え、第1の共振コンデンサCp1が送電コイルLTXの一端11a側に直列接続されており、第2の共振コンデンサCp2が送電コイルLTXの他端11b側に直列接続されている点にある。 A feature of the wireless power transmission apparatus 10 shown in FIG. 7A is that a resonance capacitor C p1 that forms a resonance circuit together with the power transmission coil L TX and the first and second inductors L 1 and L 2 is connected in series with the power transmission coil L TX. It is in the point. Further, the wireless power transmission device 10 shown in FIG. 7B includes two resonance capacitors C p1 and C p2 that form a resonance circuit together with the power transmission coil L TX and the first and second inductors L 1 and L 2. The first resonance capacitor C p1 is connected in series to the one end 11a side of the power transmission coil L TX , and the second resonance capacitor C p2 is connected in series to the other end 11b side of the power transmission coil L TX. .

図8(a)および(b)に示すワイヤレス送電装置10の特徴は、送電コイルLTXおよび第1および第2のインダクタL1,L2と共に共振回路を構成する3つの共振コンデンサCp1,Cp2,Cp3を備え、第1の共振コンデンサCp1が送電コイルLTXに並列接続されており、第2の共振コンデンサCp2が送電コイルLTXの一端11a側に直列接続されており、第3の共振コンデンサCp3が送電コイルLTXの他端11b側に直列接続されている点にある。 A feature of the wireless power transmission device 10 shown in FIGS. 8A and 8B is that three resonance capacitors C p1 and C that constitute a resonance circuit together with the power transmission coil L TX and the first and second inductors L 1 and L 2. comprising a p2, C p3, first resonant capacitor C p1 is connected in parallel to the power transmission coil L TX, and a second resonance capacitor C p2 is serially connected to one end 11a of the power transmission coil L TX, a 3 of the resonant capacitor C p3 is in that it is connected in series to the other end 11b of the power transmission coil L TX.

このうち、図8(a)に示すワイヤレス送電装置10における第2および第3の共振コンデンサCp2,Cp3は、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2それぞれの接続点よりも送電コイルLTX寄りに設けられている。そのため、第1のスイッチ素子Q1のドレインは、第2の共振コンデンサCp2を介して送電コイルLTXの一端11aに接続されており、第2のスイッチ素子Q2のドレインは、第3の共振コンデンサCp3を介して送電コイルLTXの他端11bに接続されている。このように、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は、共振回路の構成素子等を介して送電コイルLTXの一端11aおよび他端11bに間接的に接続されていてもよい。 Among these, the second and third resonance capacitors C p2 and C p3 in the wireless power transmission device 10 shown in FIG. 8A transmit power more than the connection points of the first and second switch elements Q 1 and Q 2. It is provided near the coil LTX . Therefore, the drain of the first switching element Q 1 is are connected via the second resonant capacitor C p2 to one end 11a of the power transmission coil L TX, a second drain of the switching element Q 2 is, third through the resonant capacitor C p3 it is connected to the other end 11b of the power transmission coil L TX. As described above, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 may be indirectly connected to the one end 11 a and the other end 11 b of the power transmission coil L TX via the constituent elements of the resonance circuit.

また、図8(b)に示すワイヤレス送電装置10における第2および第3の共振コンデンサCp2,Cp3は、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2それぞれの接続点よりも直流入力端子寄り(第1および第2のインダクタL1,L2寄り)に設けられている。そのため、第1のスイッチ素子Q1のドレインは、送電コイルLTXの一端11aに直接接続されており、第2のスイッチ素子Q2のドレインは、送電コイルLTXの他端11bに直接接続されている。このように、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は、送電コイルLTXの一端11aおよび他端11bに直接接続されていてもよい。さらに、第1および第2のスイッチ素子Q1,Q2は、共振回路の構成素子等を介して第1および第2のインダクタL1,L2に間接的に接続されていてもよい。 In addition, the second and third resonance capacitors C p2 and C p3 in the wireless power transmitting apparatus 10 shown in FIG. 8B are input from the DC of the connection points of the first and second switch elements Q 1 and Q 2. It is provided near the terminal (close to the first and second inductors L 1 and L 2 ). Therefore, the drain of the first switching element Q 1 is, power transmission is connected coil L TX directly to one end 11a of the second drain of the switching element Q 2 are directly connected to the other end 11b of the power transmission coil L TX ing. In this way, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 may be directly connected to the one end 11a and the other end 11b of the power transmission coil LTX . Further, the first and second switch elements Q 1 and Q 2 may be indirectly connected to the first and second inductors L 1 and L 2 via components of the resonance circuit.

図9は、ワイヤレス受電装置20の変形例を示す回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram showing a modification of the wireless power receiving apparatus 20.

図9(a)に示すワイヤレス受電装置20の特徴は、受電コイルLRXと共に共振回路を構成する共振コンデンサCs1が受電コイルLRXに並列接続されている点にある。また図9(b)に示すワイヤレス受電装置20の特徴は、受電コイルLRXと共に共振回路を構成する2つの共振コンデンサCs1,Cs2を備え、第1の共振コンデンサCs1は受電コイルLRXに直列接続されており、第2の共振コンデンサCs2は受電コイルLRXに並列接続されている点にある。さらに図9(c)に示すワイヤレス受電装置20の特徴は、共振コンデンサを省略した点にある。このように、ワイヤレス受電装置20には様々な構成の共振回路を採用することができる。 Features of the wireless power receiving apparatus 20 shown in FIG. 9 (a) is that the resonant capacitor C s1 constituting the resonant circuit together with the power receiving coil L RX is connected in parallel to the power receiving coil L RX. Further, the wireless power receiving device 20 shown in FIG. 9B is characterized in that it includes two resonant capacitors C s1 and C s2 that form a resonant circuit together with the power receiving coil L RX , and the first resonant capacitor C s1 is the power receiving coil L RX. The second resonance capacitor C s2 is connected in parallel to the power receiving coil L RX . Furthermore, the wireless power receiving device 20 shown in FIG. 9C is characterized in that the resonance capacitor is omitted. As described above, the wireless power receiving apparatus 20 can employ various configurations of resonance circuits.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態においては、一対の直流入力端子12a,12b間の直流電圧が自励発振回路15に直接供給されているが、自励発振回路15の前段に昇圧コンバータや降圧コンバータなどの電源回路を設けてもよい。   For example, in the above embodiment, the DC voltage between the pair of DC input terminals 12 a and 12 b is directly supplied to the self-excited oscillation circuit 15. A circuit may be provided.

1,2 ワイヤレス電力伝送システム
10 ワイヤレス送電装置
11 渦巻き状の導線
11a 送電コイルLTXの一端(導線の一端)
11b 送電コイルLTXの他端(導線の他端)
12a 直流入力のプラス端子
12b 直流入力のマイナス端子
13 磁性体
15 自励発振回路
20 ワイヤレス受電装置
21 整流回路
22 負荷
in 入力コンデンサ
out 平滑コンデンサ
p1,Cp2,Cp3 共振コンデンサ
s1,Cs2 共振コンデンサ
1 第1の電流
2 第2の電流
1 第1のインダクタ
2 第2のインダクタ
RX 受電コイル
TX 送電コイル
1 第1のスイッチ素子(トランジスタ)
2 第2のスイッチ素子(トランジスタ)
ds1 第1のスイッチ素子Q1のドレイン電圧
ds2 第2のスイッチ素子Q2のドレイン電圧
gs1 第1のスイッチ素子Q1のゲート電圧
gs2 第2のスイッチ素子Q2のゲート電圧
out 送電コイルLTXの両端の電圧
1 第1のインピーダンス素子
2 第2のインピーダンス素子
1, 2 Wireless power transmission system 10 Wireless power transmission device 11 Spiral conductive wire 11a One end of power transmission coil L TX (one end of conductive wire)
11b The other end of the power transmission coil L TX (the other end of the conducting wire)
12a DC input plus terminal 12b DC input minus terminal 13 Magnetic body 15 Self-excited oscillation circuit 20 Wireless power receiving device 21 Rectifier circuit 22 Load C in Input capacitor C out Smoothing capacitor C p1 , C p2 , C p3 Resonance capacitor C s1 , C s2 resonant capacitor I 1 first current I 2 second current L 1 first inductor L 2 second inductor L RX power receiving coil L TX power transmitting coil Q 1 first switch element (transistor)
Q 2 Second switch element (transistor)
V ds1 first switching element to Q 1 drain voltage V ds2 second switching element Q 2 of the drain voltage V gs1 first gate voltage V of the switching element Q 1 gs2 second gate voltage V out of the switching element Q 2 Voltage Z 1 first impedance element Z 2 second impedance element across power transmission coil L TX

Claims (8)

電力伝送を行う送電コイルを含み、一対の直流入力端子間に印加される直流電圧を交流電圧に変換して前記送電コイルに供給する自励発振回路を備え、
前記送電コイルが単一のコイルで構成されていることを特徴とするワイヤレス送電装置。
A self-excited oscillation circuit that includes a power transmission coil that performs power transmission, converts a DC voltage applied between a pair of DC input terminals into an AC voltage, and supplies the AC voltage to the power transmission coil;
The wireless power transmission apparatus, wherein the power transmission coil is formed of a single coil.
前記自励発振回路は、
前記送電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサと、
前記送電コイルの一端に接続される第1のスイッチ素子と、
前記送電コイルの他端に接続される第2のスイッチ素子と、
前記送電コイルの一端と前記一対の直流入力端子の一方との間に接続される第1のインダクタと、
前記送電コイルの他端と前記一対の直流入力端子の一方との間に接続される第2のインダクタとを含む、請求項1に記載のワイヤレス送電装置。
The self-excited oscillation circuit is
A resonance capacitor that constitutes a resonance circuit together with the power transmission coil;
A first switch element connected to one end of the power transmission coil;
A second switch element connected to the other end of the power transmission coil;
A first inductor connected between one end of the power transmission coil and one of the pair of DC input terminals;
The wireless power transmission apparatus according to claim 1, further comprising a second inductor connected between the other end of the power transmission coil and one of the pair of DC input terminals.
前記自励発振回路は、
前記第1のスイッチ素子の制御電極と前記送電コイルの他端との間に接続される第1のインピーダンス素子と、
前記第2のスイッチ素子の制御電極と前記送電コイルの一端との間に接続される第2のインピーダンス素子とをさらに含む、請求項2に記載のワイヤレス送電装置。
The self-excited oscillation circuit is
A first impedance element connected between a control electrode of the first switch element and the other end of the power transmission coil;
The wireless power transmission apparatus according to claim 2, further comprising a second impedance element connected between a control electrode of the second switch element and one end of the power transmission coil.
前記第1のインピーダンス素子は、第1の抵抗および第1のコンデンサの少なくとも一方を有し、
前記第2のインピーダンス素子は、第2の抵抗および第2のコンデンサの少なくとも一方を有する、請求項3に記載のワイヤレス送電装置。
The first impedance element has at least one of a first resistor and a first capacitor;
The wireless power transmission apparatus according to claim 3, wherein the second impedance element has at least one of a second resistor and a second capacitor.
前記第1のインピーダンス素子は、前記送電コイルの他端にカソードが接続される第1のダイオードをさらに有し、
前記第2のインピーダンス素子は、前記送電コイルの一端にカソードが接続される第2のダイオードをさらに有する、請求項4に記載のワイヤレス送電装置。
The first impedance element further includes a first diode having a cathode connected to the other end of the power transmission coil,
The wireless power transmission apparatus according to claim 4, wherein the second impedance element further includes a second diode having a cathode connected to one end of the power transmission coil.
前記送電コイルの巻数は1ターンである、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のワイヤレス送電装置。   The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of turns of the power transmission coil is one turn. 前記送電コイルは、磁性体と、前記磁性体の主面に渦巻き状に巻回された導線とを有する、請求項1ないし6のいずれか一項に記載のワイヤレス送電装置。   The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power transmission coil includes a magnetic body and a conductive wire wound in a spiral shape on a main surface of the magnetic body. 請求項1ないし7のいずれか一項に記載のワイヤレス送電装置と、
前記ワイヤレス送電装置から送電される電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置と、を備え、
前記ワイヤレス受電装置は、
前記送電コイルと磁気結合する受電コイルと、
前記受電コイルに発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを含むことを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
A wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 7,
A wireless power receiving device that wirelessly receives power transmitted from the wireless power transmitting device, and
The wireless power receiving device is:
A power receiving coil magnetically coupled to the power transmitting coil;
A wireless power transmission system comprising: a rectifier circuit that converts an alternating voltage generated in the power receiving coil into a direct voltage.
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