JP5128562B2 - ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム100のシステム構成図である。ワイヤレス電力伝送システム100は、ワイヤレス給電装置200、受電コイル回路130およびロード回路140を含む。ワイヤレス給電装置200は、その一部に給電コイルL2を含む。給電コイルL2と受電コイル回路130の間には数m程度の距離がある。ワイヤレス電力伝送システム100の主目的は、給電コイルL2から受電コイル回路130にワイヤレスにて交流電力を送電することである。本実施形態におけるワイヤレス電力伝送システムは、100MHz前後の共振周波数frにて動作させることを想定したシステムである。したがって、給電コイルL2と受電コイルL3の共振周波数frは100MHzに設定される。なお、本実施形態におけるワイヤレス電力伝送システムは、たとえば、ISM(Industry-Science-Medical)周波数帯のような高周波数帯にて動作させることも可能である。
図7は、第2実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム106のシステム構成図である。第1実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム100では、駆動回路162によって給電コイルL2を直接駆動したが、第2実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム106では、駆動回路162は給電コイルL2ではなくエキサイトコイルL1を駆動する。ワイヤレス電力伝送システム106の他の部分の構成は図1と同様である。図1と同一の符号を付した構成は、図1で説明した構成と同一または同様の機能を有する。
図8は、第3実施形態におけるワイヤレス電力伝送システム108のシステム構成図である。ワイヤレス電力伝送システム108は、ワイヤレス給電装置206と受電コイル回路130、ロード回路140を含む。ワイヤレス給電装置206の構成は、電源制御回路208、エキサイト回路110および給電コイル回路120に大別できる。給電コイル回路120と受電コイル回路130の間には数m程度の距離がある。ワイヤレス電力伝送システム108の主目的も、給電コイル回路120から受電コイル回路130に電力を送ることである。図1や図6、図7と同一の符号を付した構成は、既に説明した構成と同一または同様の機能を有する。
102、112 第1電流経路
104、114 第2電流経路
110 エキサイト回路
120 給電コイル回路
130 受電コイル回路
140 ロード回路
154 コア
160 波形増幅器
162 駆動回路
164 有効信号発生器
170 検出コイル回路
200、204、206 ワイヤレス給電装置
208 電源制御回路
Claims (10)
- 給電コイルと受電コイルの共振周波数にて、前記給電コイルから前記受電コイルにワイヤレス送電するための装置であって、
直列接続された第1のコイルおよびキャパシタを含み、前記共振周波数にて共振する共振回路と、
前記共振回路への第1の方向からの電流の供給を制御する第1のスイッチと、
前記共振回路への第2の方向からの電流の供給を制御する第2のスイッチと、
前記第1および第2のスイッチを前記共振周波数にて交互に導通させることにより前記共振回路を共振させ、前記第1のコイルを前記給電コイルとして、前記第1のコイルから前記受電コイルへ交流電力を送電させる送電制御回路と、
トロイダルコアに巻回され、前記交流電力が発生させる磁界により誘導電流を発生させる第2のコイルと、を備え、
前記トロイダルコアに前記第1のコイルの一部を通過させることにより、前記第1コイルと前記第2コイルとで結合トランスを形成し、
前記送電制御回路は、前記誘導電流により前記第1および第2のスイッチをフィードバック制御することにより、前記共振回路の共振状態を持続させることを特徴とするワイヤレス給電装置。 - 前記送電制御回路は、前記第1のコイルから、前記第1のコイルとは別のコイルである前記給電コイルに前記交流電力を供給することにより、前記給電コイルから前記受電コイルへ前記交流電力を送電させることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス給電装置。
- 有効信号を発生させる有効信号発生器、を更に備え、
前記送電制御回路は、前記有効信号の発生期間中であることを条件として、前記交流電力により前記第1および第2のスイッチを駆動することを特徴とする請求項1または2に記載のワイヤレス給電装置。 - 前記送電制御回路は、前記有効信号の発生を契機として、前記第1および第2のスイッチのいずれかの駆動を開始することを特徴とする請求項3に記載のワイヤレス給電装置。
- 給電コイルと受電コイルの共振周波数にて、前記給電コイルから前記受電コイルにワイヤレス送電するための装置であって、
第1および第2の電流経路を含む電源回路と、
前記給電コイルと、
前記給電コイルと磁気結合し、前記電源回路から供給される交流電力を前記給電コイルに供給するエキサイトコイルと、
前記第1および第2の電流経路それぞれに直列に接続される第1および第2のスイッチを前記共振周波数にて交互に導通させることにより前記エキサイトコイルに前記交流電力を供給する送電制御回路と、
前記交流電力が発生させる磁界により誘導電流を発生させる検出コイルと、を備え、
前記検出コイルは、前記エキサイトコイルを流れる交流電流が発生させる磁界により前記誘導電流を発生させ、
前記送電制御回路は、前記誘導電流により前記第1および第2のスイッチをフィードバック制御することにより前記エキサイトコイルへの前記交流電力の供給を持続させることを特徴とするワイヤレス給電装置。 - 前記検出コイルは、前記給電コイルを流れる交流電流が発生させる磁界により前記誘導電流を発生させるコイルであることを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス給電装置。
- 有効信号を発生させる有効信号発生器、を更に備え、
前記送電制御回路は、前記有効信号の発生期間中であることを条件として、前記第1および第2のスイッチを駆動することを特徴とする請求項5または6に記載のワイヤレス給電装置。 - 前記送電制御回路は、前記有効信号の発生を契機として、前記第1および第2のスイッチのいずれかの駆動を開始することを特徴とする請求項7に記載のワイヤレス給電装置。
- 給電コイルと受電コイルの共振周波数にて、前記給電コイルから前記受電コイルにワイヤレス送電するための装置であって、
第1および第2の電流経路を含む電源回路と、
前記給電コイルと、
前記給電コイルと磁気結合し、前記電源回路から供給される交流電力を前記給電コイルに供給するエキサイトコイルと、
前記第1および第2の電流経路それぞれに直列に接続される第1および第2のスイッチを前記共振周波数にて交互に導通させることにより前記エキサイトコイルに前記交流電力を供給する送電制御回路と、
トロイダルコアに巻回され、前記交流電力が発生させる磁界により誘導電流を発生させる検出コイルと、を備え、
前記トロイダルコアに前記給電コイルまたは前記エキサイトコイルの一部を通過させることにより、前記給電コイルおよび前記エキサイトコイルの一方と、前記検出コイルとで結合トランスを形成し、
前記送電制御回路は、前記誘導電流により前記第1および第2のスイッチをフィードバック制御することにより前記エキサイトコイルへの前記交流電力の供給を持続させることを特徴とするワイヤレス給電装置。 - 請求項1から9のいずれかに記載のワイヤレス給電装置と、
前記受電コイルと、
前記受電コイルと磁気結合し、前記受電コイルが前記給電コイルから受電した電力を供給されるロードコイルと、を備え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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