JP5523540B2 - 無線電力伝送による伝送システム及び送信側伝送装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る無線電力伝送による伝送システムの構成を示す模式図である。
無線電力伝送による伝送システムは、電気信号を含む電力を無線伝送する装置である。この無線電力伝送による伝送システムは、図1に示すように、送信電源1、送受信部2、受信電源3及び共振結合インピーダンス調整部4から構成されている。また、送受信部2は、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を有している。
送信アンテナ5は、送信電源1から供給された電力を、受信アンテナ6に無線伝送するものである。
受信アンテナ6は、送信アンテナ5からの電力を受信するものである。
受信電源4は、受信アンテナ6により受信された電力を負荷機器など(不図示)に供給するものである。
なお、送受信部2の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
この共振結合インピーダンス調整部4は、電圧検出部41、電流検出部42、振幅制御部43、位相制御部44及び共振インピーダンス調整回路45から構成されている。
電流検出部42は、送信アンテナ5の電流を検出するものである。
振幅制御部43は、電圧検出部41により検出された電圧の振幅を制御するものである。
位相制御部44は、電圧検出部41により検出され振幅制御部43を介して入力された電圧と、電流検出部42により検出された電流との位相差を制御するものである。
送信アンテナ5の電圧及び電流の波形は、例えば図2に示すような波形である。そして、共振インピーダンス調整回路45では、図2に示す電圧の振幅が最小となり、また、その際の電圧と電流との位相差が所定の範囲(およそ±90度)内となるように、送信アンテナ5の共振インピーダンスを調整する。
ここで、電圧の振幅を最小とする理由は、例えば電力の受信側(受信アンテナ6及び受信電源3)が存在しない場合には、送信アンテナ5からは電力伝送が行われず、その際の電圧の振幅は送信電源1における電圧振幅の最大値となる。一方、受信側が存在する場合には、送信アンテナ5から電力伝送が行われるため、電圧の振幅は減少するためである。すなわち、電圧の振幅が最小となる条件において、最も効率よく電力伝送が行われることになる。
実施の形態1では、送信アンテナ5の電圧の振幅が最小となるよう共振インピーダンスを調整する場合について示した。それに対して、実施の形態2では、送信アンテナ5の電流の振幅が最大となるよう共振インピーダンスを調整する場合について示す。
図4はこの発明の実施の形態2に係る無線電力伝送による伝送システムの構成を示す模式図である。図4に示す実施の形態2に係る無線電力伝送による伝送システムは、図1に示す実施の形態1に係る無線電力伝送による伝送システムの共振結合インピーダンス調整部4を共振結合インピーダンス調整部4bに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
この共振結合インピーダンス調整部4bは、電圧検出部41b、電流検出部42b、振幅制御部43b、位相制御部44b及び共振インピーダンス調整回路45bから構成されている。
電流検出部42bは、送信アンテナ5の電流を検出するものである。
振幅制御部43bは、電流検出部42bにより検出された電流の振幅を制御するものである。
位相制御部44bは、電圧検出部41bにより検出された電圧と、電流検出部42bにより検出され振幅制御部43bを介して入力された電流との位相差を制御するものである。
送信アンテナ5の電圧及び電流の波形は、例えば図5に示すような波形である。そして、共振インピーダンス調整回路45bでは、図5に示す電流の振幅が最大となり、また、その際の電圧と電流との位相差が所定の範囲(およそ±90度)内となるように、送信アンテナ5の共振インピーダンスを調整する。
ここで、電流の振幅を最大とする理由は、例えば電力の受信側(受信アンテナ6及び受信電源3)が存在しない場合には、送信アンテナ5からは電力伝送が行われず、電流が流れないため、その際の電流の振幅も小さくなる。一方、受信側が存在する場合には、送信アンテナ5から電力伝送が行われて電流が流れるため、電流の振幅は増大するためである。すなわち、電流の振幅が最大となる条件において、最も効率よく電力伝送が行われることになる。
Claims (11)
- 単一周波数の電力を供給する送信電源と、
前記送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナ、及び、前記送信アンテナからの電力を受信する受信アンテナからなる送受信部と、
前記受信アンテナにより受信された電力を受信する受信電源と、
前記送信アンテナの電圧又は/及び電流を検出し、当該検出した電圧又は/及び電流の波形に基づいて前記送受信部の共振結合インピーダンスを調整する共振結合インピーダンス調整部とを備え、
前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記送信アンテナの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の振幅を制御する振幅制御部と、
前記振幅制御部により制御された電圧の振幅が最小となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する共振インピーダンス調整回路とを備えた
ことを特徴とする無線電力伝送による伝送システム。 - 前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記送信アンテナの電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧と、前記電流検出部により検出された電流との位相差を制御する位相制御部とを備え、
前記共振インピーダンス調整回路は、前記位相制御部により制御された電圧と電流との位相差が所定の範囲内となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する
ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 単一周波数の電力を供給する送信電源と、
前記送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナ、及び、前記送信アンテナからの電力を受信する受信アンテナからなる送受信部と、
前記受信アンテナにより受信された電力を受信する受信電源と、
前記送信アンテナの電圧又は/及び電流を検出し、当該検出した電圧又は/及び電流の波形に基づいて前記送受信部の共振結合インピーダンスを調整する共振結合インピーダンス調整部とを備え、
前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記送信アンテナの電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の振幅を制御する振幅制御部と、
前記送信アンテナの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧と、前記電流検出部により検出された電流との位相差を制御する位相制御部と、
前記振幅制御部により制御された電流の振幅が最大となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する共振インピーダンス調整回路とを備え、
前記共振インピーダンス調整回路は、前記位相制御部により制御された電圧と電流との位相差が所定の範囲内となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する
ことを特徴とする無線電力伝送による伝送システム。 - 前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記電圧検出部により検出された電圧の振幅を制御する第2の振幅制御部を備え、
前記共振インピーダンス調整回路は、前記第2の振幅制御部により制御された電圧の振幅が最小となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する
ことを特徴とする請求項3記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 前記送受信部は、磁界共鳴により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 前記送受信部は、電界共鳴により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 前記送受信部は、電磁誘導により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、各々2個以上のコイルから構成された
ことを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 前記受信アンテナの伝送状況に応じて前記受信アンテナの共振条件を可変する受信電源回路を備えた
ことを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による伝送システム。 - 単一周波数の電力を供給する送信電源と、
前記送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナと、
前記送信アンテナの電圧又は/及び電流を検出し、当該検出した電圧又は/及び電流の波形に基づいて前記送信アンテナと送信先との間の共振結合インピーダンスを調整する共振結合インピーダンス調整部とを備え、
前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記送信アンテナの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の振幅を制御する振幅制御部と、
前記振幅制御部により制御された電圧の振幅が最小となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する共振インピーダンス調整回路とを備えた
ことを特徴とする無線電力伝送による送信側伝送装置。 - 単一周波数の電力を供給する送信電源と、
前記送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナと、
前記送信アンテナの電圧又は/及び電流を検出し、当該検出した電圧又は/及び電流の波形に基づいて前記送信アンテナと送信先との間の共振結合インピーダンスを調整する共振結合インピーダンス調整部とを備え、
前記共振結合インピーダンス調整部は、
前記送信アンテナの電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の振幅を制御する振幅制御部と、
前記送信アンテナの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧と、前記電流検出部により検出された電流との位相差を制御する位相制御部と、
前記振幅制御部により制御された電流の振幅が最大となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する共振インピーダンス調整回路とを備え、
前記共振インピーダンス調整回路は、前記位相制御部により制御された電圧と電流との位相差が所定の範囲内となるよう前記送信アンテナの共振インピーダンスを調整する
ことを特徴とする無線電力伝送による送信側伝送装置。
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