JP2021035077A - 無線給電装置 - Google Patents
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第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1トランジスタおよび前記第1トランジスタに逆並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続された第2トランジスタおよび前記第2トランジスタに逆並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、前記第2伝送コイルおよび前記第2スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第2スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第2スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第2給電装置における共振電圧に同期して前記第2スイッチング素子のターンオンを制御する第2スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への順方向電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される第1入力電圧と前記第2給電装置から出力される第1出力電圧との第1電圧差を制御し、前記第2給電装置から前記第1給電装置への逆方向電力伝送時に、前記第2給電装置へ入力される第2入力電圧と前記第1給電装置から出力される第2出力電圧との第2電圧差を制御する電圧制御回路と、
を備え、
前記第2スイッチング制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2トランジスタをオフして前記第2ダイオードによる整流を行わせ、
前記第1スイッチング制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1トランジスタをオフして前記第1ダイオードによる整流を行わせることを特徴とする。
前記第1入力電圧を出力し、前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部と、
前記第1出力電圧が入力され、前記第2入力電圧を出力する第2直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第2直流電圧変換部を制御して前記第2入力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御するよう構成できる。
前記順方向電力伝送時に、
前記第1給電装置および前記第2給電装置がフォワード型コンバータとして動作し、かつ前記第2給電装置が半波整流動作をするよう構成できる。
前記順方向電力伝送時に前記第1入力電圧を出力し、前記逆方向電力伝送時に前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第2出力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御するよう構成できる。
前記電圧制御回路は、前記第1電圧差を制御する第1制御回路および前記第2電圧差を制御する第2制御回路を備え、
前記第2制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2給電装置の出力電力値、前記第2給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第2給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第1制御回路に通知し、
前記第1制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1給電装置の出力電力値、前記第1給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第1給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第2制御回路に通知するよう構成できる。
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御する、および/または、前記逆方向電力伝送時に、前記第2スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御するよう構成できる。
前記第1伝送コイルと前記第2伝送コイルとの距離が規定距離よりも短い場合、前記電圧制御回路は、前記第1給電装置と前記第2給電装置との間の電力伝送を制限するよう構成できる。
前記第1給電装置の共振回路の定数と前記第2給電装置の共振回路の定数とが、互いに異なっていてもよい。
前記第1給電装置は、第1切替用コンデンサと、オンしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサから電気的に切り離す第1切替用スイッチと、を備え、
前記第2給電装置は、第2切替用コンデンサと、オンしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサから電気的に切り離す第2切替用スイッチと、を備えるよう構成できる。
第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続されたダイオードと、前記第2伝送コイルに並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される入力電圧と前記第2給電装置から出力される出力電圧との電圧差を制御する電圧制御回路と、を備えることを特徴とする。
図1に、本発明の第1実施形態に係る無線給電装置100を示す。無線給電装置100は、1次側に第1給電装置101と、第1フィルタ回路102と、第1直流電圧変換部103と、第1制御部110とを備え、2次側に第2給電装置104と、第2フィルタ回路105と、第2直流電圧変換部106と、第2制御部120とを備える。
図6に、本発明の第2実施形態に係る無線給電装置200を示す。無線給電装置200は、第1給電装置201、第1制御部210の第1制御回路213、第2給電装置204、および第2制御部220の第2制御回路223が第1実施形態と異なり、その他の構成は第1実施形態と共通する。
図8に、本発明の第3実施形態に係る無線給電装置300を示す。無線給電装置300は、1次側から2次側への電力伝送(順方向電力伝送)のみを行い、2次側から1次側への電力伝送(逆方向電力伝送)は行わない。
以上、本発明に係る無線給電装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
101、201 第1給電装置
102 第1フィルタ回路
103、303 第1直流電圧変換部
104、204、304、304’ 第2給電装置
105、105’ 第2フィルタ回路
106、306 第2直流電圧変換部
110、210 第1制御部
111 第1共振電圧検知回路
112 第1同期回路
113、213 第1制御回路
114 第1制御指令
115 第1検出信号
116 第1制御信号
120、220、320 第2制御部
121 第2共振電圧検知回路
122 第2同期回路
123、223、323 第2制御回路
124 第2制御指令
125 第2検出信号
126、326 第2制御信号
130 相互通信信号
Claims (10)
- 第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1トランジスタおよび前記第1トランジスタに逆並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続された第2トランジスタおよび前記第2トランジスタに逆並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、前記第2伝送コイルおよび前記第2スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第2スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第2スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第2給電装置における共振電圧に同期して前記第2スイッチング素子のターンオンを制御する第2スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への順方向電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される第1入力電圧と前記第2給電装置から出力される第1出力電圧との第1電圧差を制御し、前記第2給電装置から前記第1給電装置への逆方向電力伝送時に、前記第2給電装置へ入力される第2入力電圧と前記第1給電装置から出力される第2出力電圧との第2電圧差を制御する電圧制御回路と、
を備え、
前記第2スイッチング制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2トランジスタをオフして前記第2ダイオードによる整流を行わせ、
前記第1スイッチング制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1トランジスタをオフして前記第1ダイオードによる整流を行わせることを特徴とする無線給電装置。 - 前記第1入力電圧を出力し、前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部と、
前記第1出力電圧が入力され、前記第2入力電圧を出力する第2直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第2直流電圧変換部を制御して前記第2入力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御することを特徴とする請求項1に記載の無線給電装置。 - 前記順方向電力伝送時に、
前記第1給電装置および前記第2給電装置がフォワード型コンバータとして動作し、かつ前記第2給電装置が半波整流動作をすることを特徴とする請求項1または2に記載の無線給電装置。 - 前記順方向電力伝送時に前記第1入力電圧を出力し、前記逆方向電力伝送時に前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第2出力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御することを特徴とする請求項1に記載の無線給電装置。 - 前記電圧制御回路は、前記第1電圧差を制御する第1制御回路および前記第2電圧差を制御する第2制御回路を備え、
前記第2制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2給電装置の出力電力値、前記第2給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第2給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第1制御回路に通知し、
前記第1制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1給電装置の出力電力値、前記第1給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第1給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第2制御回路に通知することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御する、および/または、前記逆方向電力伝送時に、前記第2スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の無線給電装置。
- 前記第1伝送コイルと前記第2伝送コイルとの距離が規定距離よりも短い場合、前記電圧制御回路は、前記第1給電装置と前記第2給電装置との間の電力伝送を制限することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の無線給電装置。
- 前記第1給電装置の共振回路の定数と前記第2給電装置の共振回路の定数とは、互いに異なることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の無線給電装置。
- 前記第1給電装置は、第1切替用コンデンサと、オンしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサから電気的に切り離す第1切替用スイッチと、を備え、
前記第2給電装置は、第2切替用コンデンサと、オンしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサから電気的に切り離す第2切替用スイッチと、を備えることを特徴とする請求項8に記載の無線給電装置。 - 第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続されたダイオードと、前記第2伝送コイルに並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される入力電圧と前記第2給電装置から出力される出力電圧との電圧差を制御する電圧制御回路と、を備えることを特徴とする無線給電装置。
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