JP2023132928A - 結合共振型無線電力伝送システムの共振器、及び結合共振型無線電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結合共振型無線電力伝送システムに適用される共振器であって、キャパシタは、コイルに対して並列に接続された第1分割キャパシタと第2分割キャパシタとからなるnセットの分割キャパシタ対を有し、前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の和は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で同一であり、前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の比は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で互いに異なっており、前記第1スイッチと前記第2スイッチとは、前記nセットの分割キャパシタ対のいずれか一つが前記コイルと前記電源又は前記負荷とに接続するように動作する共振器。
【選択図】図5
Description
結合共振型無線電力伝送システムに適用される共振器であって、
直列共振回路を構成するキャパシタとコイルとを有し、
前記キャパシタは、前記コイルに対して並列に接続された第1分割キャパシタと第2分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対を有し、
前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の和は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で同一であり、
前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の比は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
前記第1分割キャパシタと前記第2分割キャパシタの容量分割点は、第1スイッチを介して前記コイルの一端に接続され、
前記第2分割キャパシタの他端は、第2スイッチを介して電源又は負荷の他端に接続され、
前記第1分割キャパシタの他端は、前記コイルの他端と前記電源又は前記負荷の他端の接続点に接続され、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとは、前記nセットの分割キャパシタ対のいずれか一つが前記コイルと前記電源又は前記負荷とに接続するように動作する、
共振器である。
並列共振回路を構成するキャパシタとコイルとを有し、
前記キャパシタは、前記コイルに対して直列に接続された第3分割キャパシタと第4分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対を有し、
前記第3分割キャパシタの容量値の逆数と前記第4分割キャパシタの容量値の逆数の和は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で同一であり、
前記第3分割キャパシタの容量値と前記第4分割キャパシタの容量値の比は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
前記第3分割キャパシタと前記第4分割キャパシタの容量分割点は、第4スイッチを介して電源又は負荷の他端に接続され、
前記第3分割キャパシタの他端は、第3スイッチを介して前記コイルの一端に接続され、
前記第4分割キャパシタの他端は、前記コイルの他端と前記電源又は前記負荷の他端の接続点に接続され、
前記第3スイッチと前記第4スイッチとは、前記nセットの分割キャパシタ対のいずれか一つが前記コイルと前記電源又は前記負荷とに接続するように動作する、
共振器である。
本開示の一実施形態に係る無線電力伝送システムは、図1に示した無線電力伝送システムと同様に、送電装置UA及び受電装置UBそれぞれに、コイルとキャパシタと組み合わせて構成した同一の共振周波数を有する共振器を設け、2つの共振器を共鳴させることで遠距離送電を可能とする結合共振型無線電力伝送システムである。
図5は、本実施形態に係る分割容量直列共振器の構成の一例を示す図(ここでは、送電側共振器を示す)である。
直列共振回路を構成するキャパシタ3とコイル1とを有し、
キャパシタ3は、コイル1に対して並列に接続された第1分割キャパシタと第2分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nを有し、
第1分割キャパシタの容量値と第2分割キャパシタの容量値の和は、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nの各分割キャパシタ対で同一であり、
第1分割キャパシタの容量値と第2分割キャパシタの容量値の比は、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nの各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
第1分割キャパシタと第2分割キャパシタの容量分割点は、第1スイッチ7を介してコイル1の一端に接続され、
第2分割キャパシタの他端は、第2スイッチ8を介して電源5(受電側共振器の場合には、負荷)の他端に接続され、
第1分割キャパシタの他端は、コイル1の他端と電源5(受電側共振器の場合には、負荷)の他端の接続点に接続され、
第1スイッチ7と第2スイッチ8とは、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nのいずれか一つがコイル1と電源5(受電側共振器の場合には、負荷)とに接続するように動作する、
共振器である。
並列共振回路を構成するキャパシタ3とコイル1とを有し、
キャパシタ3は、コイル1に対して直列に接続された第3分割キャパシタと第4分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nを有し、
第3分割キャパシタの容量値の逆数と第4分割キャパシタの容量値の逆数の和は、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nの各分割キャパシタ対で同一であり、
第3分割キャパシタの容量値と第4分割キャパシタの容量値の比は、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nの各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
第3分割キャパシタと第4分割キャパシタの容量分割点は、第4スイッチ10を介して電源又は負荷の他端に接続され、
第3分割キャパシタの他端は、第3スイッチ9を介して前記コイルの一端に接続され、
第4分割キャパシタの他端は、コイル1の他端と電源5(受電側共振器の場合には、負荷)の他端の接続点に接続され、
第3スイッチ9と第4スイッチ10とは、nセットの分割キャパシタ対31、32、33、…3nのいずれか一つがコイル1と電源5(受電側共振器の場合には、負荷)とに接続するように動作する、
共振器である。
図7は、本実施形態に係る分割容量直列共振器を用いたS-S型の無線電力伝送システムにおいて、容量比a1を調整することによって制御される、共振器の入力インピーダンスZS1の挙動の一例を示す図である。
図12は、本実施形態に係る無線電力伝送システムのシステム運用時の動作例を示すフローチャートである。尚、ここでは、S-S型の無線電力伝送システムの動作例のみを示す。図12に示すフローチャートは、例えば、送電装置UAの制御部(図示せず)が、コンピュータプログラムに従って実行する処理である。
以上のように、本開示に係る共振器(図5又は図6を参照)によれば、共振器間の位置関係が変化した場合に起こる結合係数の変化に対して、共振器の外部Qを適正に調整し、電源から見た共振器の入力インピーダンスを一定の範囲内に維持することが、スイッチの切替のみで可能となり、安定した非接触送電が可能となる。
UB 受電装置
1 送電側コイル
2 受電側コイル
3 送電側キャパシタ
31、32、33、…3n 分割キャパシタ対
4 受電側キャパシタ
5 電源
6 負荷
7 第1スイッチ
8 第2スイッチ
9 第3スイッチ
10 第4スイッチ
Claims (8)
- 結合共振型無線電力伝送システムに適用される共振器であって、
直列共振回路を構成するキャパシタとコイルとを有し、
前記キャパシタは、前記コイルに対して並列に接続された第1分割キャパシタと第2分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対を有し、
前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の和は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で同一であり、
前記第1分割キャパシタの容量値と前記第2分割キャパシタの容量値の比は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
前記第1分割キャパシタと前記第2分割キャパシタの容量分割点は、第1スイッチを介して前記コイルの一端に接続され、
前記第2分割キャパシタの他端は、第2スイッチを介して電源又は負荷の他端に接続され、
前記第1分割キャパシタの他端は、前記コイルの他端と前記電源又は前記負荷の他端の接続点に接続され、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとは、前記nセットの分割キャパシタ対のいずれか一つが前記コイルと前記電源又は前記負荷とに接続するように動作する、
共振器。 - 結合共振型無線電力伝送システムに適用される共振器であって、
並列共振回路を構成するキャパシタとコイルとを有し、
前記キャパシタは、前記コイルに対して直列に接続された第3分割キャパシタと第4分割キャパシタとからなるn(但し、nは2以上の正の整数)セットの分割キャパシタ対を有し、
前記第3分割キャパシタの容量値の逆数と前記第4分割キャパシタの容量値の逆数の和は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で同一であり、
前記第3分割キャパシタの容量値と前記第4分割キャパシタの容量値の比は、前記nセットの分割キャパシタ対の各分割キャパシタ対で互いに異なっており、
前記第3分割キャパシタと前記第4分割キャパシタの容量分割点は、第4スイッチを介して電源又は負荷の他端に接続され、
前記第3分割キャパシタの他端は、第3スイッチを介して前記コイルの一端に接続され、
前記第4分割キャパシタの他端は、前記コイルの他端と前記電源又は前記負荷の他端の接続点に接続され、
前記第3スイッチと前記第4スイッチとは、前記nセットの分割キャパシタ対のいずれか一つが前記コイルと前記電源又は前記負荷とに接続するように動作する、
共振器。 - 送電側の共振器が請求項1に記載の共振器によって構成され、且つ、
受電側の共振器が請求項1に記載の共振器によって構成された、
結合共振型無線電力伝送システム。 - 送電側の共振器が請求項3に記載の共振器によって構成され、且つ、
受電側の共振器が請求項1に記載の共振器によって構成された、
結合共振型無線電力伝送システム。 - 送電側の共振器が請求項1に記載の共振器によって構成され、且つ、
受電側の共振器が請求項3に記載の共振器によって構成された、
結合共振型無線電力伝送システム。 - 送電側の共振器が請求項3に記載の共振器によって構成され、且つ、
受電側の共振器が請求項3に記載の共振器によって構成された、
結合共振型無線電力伝送システム。
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