JP5939637B2 - 電力伝送システムの電力効率制御方法及び電力効率制御プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る電力伝送システムの電力効率制御方法が適用される電力伝送システムの一実施の形態のブロック図を示す。同図において、本実施の形態の電力伝送システム1は、送電装置10及び受電装置20からなる。送電装置10及び受電装置20は、送電装置10のLC共振回路のコイルL1と受電装置20のLC共振回路のコイルL2とを誘導結合し、その各コイル間に生じる磁場の共鳴現象を利用する磁場共鳴方式の電力伝送システムを構成している。
図1及び図2で構成される回路は以下の3つの特徴を有する。
図2の等価回路から得られる回路方程式を解くことで、複素電流I1は式(1)のように求められる。なお、Z=Rc+Z0とおいた。
また、式(2)から共振角周波数ωcにおける規格化電流i1の大きさ|i1|ωcは次式で表される。
図2の等価回路において、kQを変化させたときの|i2|の計算結果を図3に示す。図3の縦軸は受電装置20の規格化電流|i2|、横軸は角周波数を共振角周波数ωcで規格化した値F(=ω/ωc)である。図3によれば、kQ≦1では、|i2|のピークは一つであり、そのピークはほぼ共振角周波数において現れる特徴を持つ。また、|i2|が最大であるとき、受電能力が最大となる。そのため、図3の結果から、kQ≦1の条件で受電能力を大きくするには、送電装置10の電源周波数を共振角周波数ωc(共振周波数f(=ωc/2π)でもよい)に近付けるように制御すればよいことが分かる。
図2の等価回路において、kQ>1としたときの規格化電流|i1|及び|i1|の計算結果を図4に示す。図4はkQ=2の場合である。図4によれば、図2の等価回路は、kQ>1の条件の下では結合係数k及び共振回路のQ値の各値にかかわらず、|i1|は|i2|の最大値で交わり、その値は「0.5」である特徴を持つ。|i2|が最大であるとき、受電能力が最大となる。そのため、図4の結果から、kQ>1の条件で受電能力を大きくするには、|i1|=1/2となるように、送電装置10の電源周波数を制御すればよいことが分かる。
10 送電装置
11 送電側回路
12 電流測定回路
13 周波数可変電源
14 制御装置
20 受電装置
21 受電側回路
L1 送電側回路のコイルのインダクタンス
L2 受電側回路のコイルのインダクタンス
k 結合係数
Claims (4)
- 伝送すべき電力を送信する送電装置と、前記送電装置から送信された前記電力を受信する受電装置のそれぞれを、同じ共振周波数をもつ同じ共振回路を備える対称型の回路構成とし、かつ、前記送電装置及び前記受電装置を、それぞれの前記共振回路を構成するコイルで誘導結合した磁場共鳴方式の電力伝送システムの電力効率制御方法であって、
前記送電装置の前記受電装置との無結合時における第1の送電電流の最大値と前記共振回路の共振周波数を取得する取得ステップと、
前記送電装置と前記受電装置とを誘導結合した状態で、前記取得ステップで取得した前記共振周波数における前記送電装置の第2の送電電流を測定する電流測定ステップと、
前記第1の送電電流の最大値で前記第2の送電電流を除算して規格化送電電流を算出する規格化送電電流算出ステップと、
前記規格化送電電流が所定値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定結果に応じて、前記送電装置の電源周波数を可変制御する周波数制御ステップと
を含むことを特徴とする電力伝送システムの電力効率制御方法。 - 前記判定ステップは、前記規格化送電電流が1/2以上であるか否かを判定するステップであり、
前記周波数制御ステップは、
前記判定ステップにより前記規格化送電電流が1/2以上である第1の判定結果が得られたときは前記電源周波数を前記共振周波数に設定し、前記規格化送電電流が1/2未満である第2の判定結果が得られたときは前記電源周波数を前記規格化送電電流が1/2になるように可変制御する
ことを特徴とする請求項1記載の電力伝送システムの電力効率制御方法。 - 伝送すべき電力を送信する送電装置と、前記送電装置から送信された前記電力を受信する受電装置のそれぞれを、同じ共振周波数をもつ同じ共振回路を備える対称型の回路構成とし、かつ、前記送電装置及び前記受電装置を、それぞれの前記共振回路を構成するコイルで誘導結合した磁場共鳴方式の電力伝送システムの電力効率制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記送電装置の前記受電装置との無結合時における第1の送電電流の最大値と前記共振回路の共振周波数を取得する取得機能と、
前記送電装置と前記受電装置とを誘導結合した状態で、前記取得機能で取得した前記共振周波数における前記送電装置の第2の送電電流を測定する電流測定機能と、
前記第1の送電電流の最大値で前記第2の送電電流を除算して規格化送電電流を算出する規格化送電電流算出機能と、
前記規格化送電電流が所定値以上であるか否かを判定する判定機能と、
前記判定機能による判定結果に応じて、前記送電装置の電源周波数を可変制御する周波数制御機能と
を実現させることを特徴とする電力伝送システムの電力効率制御プログラム。 - 前記判定機能は、前記規格化送電電流が1/2以上であるか否かを判定する機能であり、
前記周波数制御機能は、
前記判定機能により前記規格化送電電流が1/2以上である第1の判定結果が得られたときは前記電源周波数を前記共振周波数に設定し、前記規格化送電電流が1/2未満である第2の判定結果が得られたときは前記電源周波数を前記規格化送電電流が1/2になるように可変制御する
ことを特徴とする請求項3記載の電力伝送システムの電力効率制御プログラム。
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JP2012253638A JP5939637B2 (ja) | 2012-11-19 | 2012-11-19 | 電力伝送システムの電力効率制御方法及び電力効率制御プログラム |
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