JP5678852B2 - 送電装置、電力伝送システム、および電力伝送システムの制御方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、送電部は、送電部と受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部と受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、受電部へ電力を伝送する。
好ましくは、受電部の固有周波数と、送電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数または送電部の固有周波数の±10%以下である。
好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。
また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムである。受電装置は、受電部と、負荷と、第1の通信部とを備える。受電部は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するように構成される。負荷は、受電部によって受電された電力を受ける。第1の通信部は、負荷に関する負荷情報を送電装置へ送信する。送電装置は、電源部と、送電部と、インピーダンス可変部と、第2の通信部と、制御部とを備える。電源部は、交流電力を生成する。送電部は、電源部から供給される交流電力を受電部へ非接触で出力するように構成される。インピーダンス可変部は、電源部と送電部との間に設けられる。第2の通信部は、負荷情報を受電装置から受信する。制御部は、送電部から受電部への送電状況に基づいて送電部に対する受電部の位置ずれを検出する。受電装置は、送電装置において位置ずれが検出される前に、第1の通信部によって負荷情報を送電装置へ送信する。制御部は、位置ずれを検出する前に、第2の通信部によって受電装置から受信した負荷情報に基づいてインピーダンス可変部のインピーダンスを調整する。
図1は、この発明の実施の形態1による電力伝送システムの全体構成図である。図1を参照して、この電力伝送システムは、送電装置100と、受電装置としての車両200とを備える。
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2}・・・(2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、第2コイル93および第3コイル96の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図4に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル94および共振コイル99の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第2コイル93に供給される電流の周波数は一定である。
図4からも明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、第3コイル96の固有周波数の10%以下の範囲となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が第3コイル96の固有周波数の5%以下となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
実施の形態1では、インピーダンス整合器は、送電装置100に設けられるものとしたが、車両側に設けてもよい。
Claims (16)
- 受電装置へ非接触で電力を出力する送電装置であって、
交流電力を生成する電源部と、
前記電源部から供給される交流電力を前記受電装置の受電部へ非接触で出力するように構成された送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に設けられるインピーダンス可変部と、
前記受電装置において当該送電装置から受電する負荷に関する負荷情報を前記受電装置から受信する通信部と、
前記送電部から前記受電部への送電状況に基づいて前記送電部に対する前記受電部の位置ずれを検出する制御部とを備え、
前記制御部は、前記位置ずれを検出する前に、前記通信部によって前記受電装置から受信した前記負荷情報に基づいて前記インピーダンス可変部のインピーダンスを調整する、送電装置。 - 前記制御部は、前記位置ずれを検出する処理の実行中、前記インピーダンスの調整を非実施とする、請求項1に記載の送電装置。
- 前記受電装置の前記負荷は、再充電可能な蓄電部を含み、
前記負荷情報は、前記蓄電部の電圧を含む、請求項1または2に記載の送電装置。 - 前記電源部への反射電力を検出するための検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記反射電力と前記位置ずれとの予め求められた関係を用いて、前記検出部により検出される反射電力に基づいて前記位置ずれを検出する、請求項1から3のいずれかに記載の送電装置。 - 前記送電部の固有周波数と、前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項1から4のいずれかに記載の送電装置。
- 前記送電部と前記受電部との結合係数は0.1以下である、請求項5に記載の送電装置。
- 前記送電部は、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部へ電力を伝送する、請求項5または6に記載の送電装置。
- 受電装置へ非接触で電力を出力する送電装置であって、
交流電力を生成する電源部と、
前記電源部から供給される交流電力を前記受電装置の受電部へ非接触で出力するように構成された送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に設けられるインピーダンス可変部と、
前記受電装置において当該送電装置から受電する負荷に関する負荷情報を前記受電装置から受信する通信部と、
前記送電部から前記受電部へ調整用電力を送電し、前記送電部に対する前記受電部の位置ずれを検出する制御部とを備え、
前記制御部は、前記調整用電力の送電前に、前記負荷情報を受信して前記インピーダンス可変部のインピーダンスを調整する、送電装置。 - 送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置から出力される電力を非接触で受電するように構成された受電部と、
前記受電部によって受電された電力を受ける負荷と、
前記負荷に関する負荷情報を前記送電装置へ送信する第1の通信部とを備え、
前記送電装置は、
交流電力を生成する電源部と、
前記電源部から供給される交流電力を前記受電部へ非接触で出力するように構成された送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に設けられるインピーダンス可変部と、
前記負荷情報を前記受電装置から受信する第2の通信部と、
前記送電部から前記受電部への送電状況に基づいて前記送電部に対する前記受電部の位置ずれを検出する制御部とを備え、
前記受電装置は、前記送電装置において前記位置ずれが検出される前に、前記第1の通信部によって前記負荷情報を前記送電装置へ送信し、
前記制御部は、前記位置ずれを検出する前に、前記第2の通信部によって前記受電装置から受信した前記負荷情報に基づいて前記インピーダンス可変部のインピーダンスを調整する、電力伝送システム。 - 送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置から出力される電力を非接触で受電するように構成された受電部と、
前記受電部によって受電された電力を受ける負荷と、
前記負荷に関する負荷情報を前記送電装置へ送信する第1の通信部とを備え、
前記送電装置は、
交流電力を生成する電源部と、
前記電源部から供給される交流電力を前記受電部へ非接触で出力するように構成された送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に設けられるインピーダンス可変部と、
前記負荷情報を前記受電装置から受信する第2の通信部と、
前記送電部から前記受電部へ調整用電力を送電し、前記送電部に対する前記受電部の位置ずれを検出する制御部とを備え、
前記受電装置は、前記送電部から前記受電部へ前記調整用電力が送電される前に、前記第1の通信部によって前記負荷情報を前記送電装置へ送信し、
前記制御部は、前記調整用電力の送電前に、前記第2の通信部により前記負荷情報を受信して前記インピーダンス可変部のインピーダンスを調整する、電力伝送システム。 - 前記制御部は、前記位置ずれが検出される処理の実行中、前記インピーダンスの調整を非実施とする、請求項9または10に記載の電力伝送システム。
- 前記負荷は、再充電可能な蓄電部を含み、
前記負荷情報は、前記蓄電部の電圧を含む、請求項9から11のいずれかに記載の電力伝送システム。 - 前記受電部の固有周波数と、前記送電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数または前記送電部の固有周波数の±10%以下である、請求項9から12のいずれかに記載の電力伝送システム。
- 前記受電部と前記送電部との結合係数は0.1以下である、請求項13に記載の電力伝送システム。
- 前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項13または14に記載の電力伝送システム。
- 送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムの制御方法であって、
前記送電装置は、
交流電力を生成する電源部と、
前記電源部から供給される交流電力を前記受電装置へ非接触で出力するように構成された送電部と、
前記電源部と前記送電部との間に設けられるインピーダンス可変部とを備え、
前記受電装置は、
前記送電部から出力される電力を非接触で受電するように構成された受電部と、
前記受電部によって受電された電力を受ける負荷とを備え、
前記制御方法は、
前記負荷に関する負荷情報に基づいて前記インピーダンス可変部のインピーダンスを調整するステップと、
前記インピーダンスの調整後、前記送電部から前記受電部への送電状況に基づいて前記送電部に対する前記受電部の位置ずれを検出するステップとを含む、電力伝送システムの制御方法。
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