JP2019103386A - ワイヤレス受電装置及びこれを用いたワイヤレス電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
Description
iC2=−iC1
irect=iC1−iC2=2iC1
vC1+vC2=Vo(一定)
vC1(t=0)=0, vC1(t=TD/2)=Vo
10 ワイヤレス送電装置
11 直流電源
12 インバータ
13 送電ユニット
14 電流検出回路
15 送電制御回路
20 ワイヤレス受電装置
21 受電ユニット
23 整流回路
25 保護回路
26 第1の電圧検出回路
27 第2の電圧検出回路
28 制御回路
30 負荷
C11,C12 コンデンサ
C21,C22 コンデンサ
Cd1,Cd2 コンデンサ
Cs 平滑コンデンサ
D1 ダイオード
D2 ダイオード
D3 ダイオード
D4 ダイオード
D5 ダイオード(第1の整流素子)
D6 ダイオード(第2の整流素子)
L1 送電コイル
L2 受電コイル
L3 チョークコイル
L4 インダクタ素子
P1 整流回路23の一方の入力端
P2 整流回路23の他方の入力端
P3 整流回路23の一方の出力端
P4 整流回路23の他方の出力端
P5 第3のダイオードのアノードと第4のダイオードのカソードとの接続点
P6 第1のスイッチング素子と整流回路の出力端との接続点
SW11〜SW14 スイッチング素子
SW21,SW22 スイッチング素子
Claims (19)
- 受電コイルを含む受電ユニットと、
前記受電ユニットの一方の出力端にアノードが接続される第1のダイオードと、前記一方の出力端にカソードが接続される第2のダイオードと、前記受電ユニットの他方の出力端にアノードが接続される第3のダイオードと、前記他方の出力端にカソードが接続される第4のダイオードと、前記第3及び第4のダイオードにそれぞれ並列接続される第1及び第2のコンデンサとを有し、前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記受電ユニットの前記他方の出力端と前記整流回路の出力端との間に接続される第1のスイッチング素子を含む保護回路と、
前記整流回路の出力電圧及び前記第1又は第2のコンデンサの端子間電圧に基づいて前記第1のスイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路と、を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記保護回路は、前記受電ユニットの前記一方の出力端と前記整流回路の出力端との間に接続される第2のスイッチング素子をさらに含み、
前記制御回路は、前記整流回路の出力電圧及び前記第1又は第2のコンデンサの端子間電圧に基づいて前記第1及び第2のスイッチング素子のオンオフ動作を制御する、請求項1に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記保護回路は、前記受電ユニットの前記他方の出力端と前記第1のスイッチング素子との間、又は、前記第1のスイッチング素子と前記整流回路の出力端との間に接続される第1の整流素子をさらに含む、請求項1に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記保護回路は、前記受電ユニットの前記他方の出力端と前記第1のスイッチング素子との間、又は、前記第1のスイッチング素子と前記整流回路の出力端との間に接続される第1の整流素子と、
前記受電ユニットの前記一方の出力端と前記第2のスイッチング素子との間、又は、前記第2のスイッチング素子と前記整流回路の出力端との間に接続される第2の整流素子とをさらに含む、請求項2に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記保護回路は、前記受電ユニットの前記他方の出力端と前記第1のスイッチング素子との間に接続される第1の整流素子と、
前記受電ユニットの前記一方の出力端と前記第1のスイッチング素子との間に接続される第2の整流素子とをさらに含み、
前記第1のスイッチング素子は、前記第1の整流素子を介して前記他方の出力端に接続されると共に、前記第2の整流素子を介して前記一方の出力端に接続される、請求項1に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記第1のスイッチング素子は、第1の電界効果トランジスタであり、
前記第2のスイッチング素子は、第2の電界効果トランジスタであり、
前記第4のダイオードは、前記第1の電界効果トランジスタの寄生ダイオードであり、
前記第2のダイオードは、前記第2の電界効果トランジスタの寄生ダイオードである、請求項2に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記整流回路の出力電圧を検出する第1の電圧検出回路と、
前記第1のコンデンサ又は前記第2のコンデンサの端子間電圧を検出する第2の電圧検出回路と、をさらに備え、
前記制御回路は、前記第1の電圧検出回路及び前記第2の電圧検出回路の検出結果に基づいて前記第1のスイッチング素子のオンオフ動作を制御する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記第2の電圧検出回路は、前記第2のコンデンサの端子間電圧を検出するように構成され、
前記制御回路は、前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が第1の閾値電圧を超え、かつ、前記第2の電圧検出回路が検出した電圧が第2の閾値電圧を下回ったとき、前記第1のスイッチング素子をオンにする、請求項7に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記第2の閾値電圧は、前記第1のスイッチング素子の定格電流に基づいて設定される、請求項8に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記第2の電圧検出回路は、前記第1のコンデンサの端子間電圧を検出するように構成され、
前記制御回路は、前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が第1の閾値電圧を超え、かつ、前記第2の電圧検出回路が検出した電圧が第3の閾値電圧を超えたとき、前記第1のスイッチング素子をオンにする、請求項7又は8に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記第3の閾値電圧は、前記第1のスイッチング素子の定格電流に基づいて設定される、請求項10に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記制御回路は、前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が第1の閾値電圧を超えた場合、送電動作の停止を指示する送電停止信号を出力する請求項7乃至11のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記整流回路の出力電圧を検出する第1の電圧検出回路と、
前記第2のコンデンサの端子間電圧を検出する第2の電圧検出回路と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が第1の閾値電圧を超えたとき、前記第2のスイッチング素子をオンにするとともに、前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が前記第1の閾値電圧を超え、かつ、前記第2の電圧検出回路が検出した電圧が第2の閾値電圧を下回ったとき、前記第1のスイッチング素子をオンにする、請求項2、4又は6に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記整流回路の出力電圧を検出する第1の電圧検出回路と、
前記第1のコンデンサの端子間電圧を検出する第2の電圧検出回路と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が第1の閾値電圧を超えたとき、前記第2のスイッチング素子をオンにするとともに、前記第1の電圧検出回路が検出した電圧が前記第1の閾値電圧を超え、かつ、前記第2の電圧検出回路が検出した電圧が第3の閾値電圧を超えたとき、前記第1のスイッチング素子をオンにする、請求項2、4又は6に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記交流電力の周波数をf、前記負荷の最大抵抗値をRLmaxとするとき、前記第1のコンデンサの静電容量C1及び前記第2のコンデンサの静電容量C2は、
C1、C2<1/(2fRLmax)
を満たす請求項1乃至14のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記第1のコンデンサの静電容量C1及び前記第2のコンデンサの静電容量C2は、
1/(80×2fRLmax)<C1、C2
を満たす請求項15に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記整流回路の出力端に並列接続された平滑コンデンサと、前記整流回路の出力端と前記平滑コンデンサとの間に設けられたチョークコイルと、をさらに備える請求項1乃至16のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記第3のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのカソードとの接続点と、前記第1のスイッチング素子と前記整流回路の出力端との接続点との間に設けられたインダクタ素子をさらに備える、請求項1乃至17のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
- ワイヤレス送電装置と、
請求項1乃至18のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置と、を備え、
前記ワイヤレス送電装置は、
直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記交流電力を受けて交流磁界を発生させる送電コイルを含む送電ユニットと、
前記インバータから出力される電流を検出する電流検出回路と、
前記インバータの動作を制御する送電制御回路と、を備え、
前記送電制御回路は、前記電流検出回路が検出した電流が閾値電流を超えたとき、前記インバータの動作を停止させることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
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