JP6105912B2 - Power transmission system and power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、電力伝送システム及び電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a power transmission system and a power transmission device.
元来電力は有線で供給されるものである。しかし、有線であるためにその利便性に問題が出てくる。例えば、海洋冷凍コンテナに電力を供給するには、有線で人手にて電力を供給している。しかし、コンテナを船に積み込むあるいは積み出す時にコンセントの抜き差しミスなどを原因とする電線の破損などのトラブルを抱える。また、コンテナヤードや船の甲板などではコンテナを積み上げた時に人が操作できるのは下から1段目と2段目のみであり、冷凍コンテナを高く積み上げることはできない。 Originally, power is supplied by wire. However, since it is wired, a problem arises in its convenience. For example, in order to supply power to a marine refrigerated container, power is supplied manually by wire. However, when loading or unloading containers on a ship, there are problems such as breakage of electric wires caused by mistakes in plugging and unplugging outlets. In addition, in a container yard or ship deck, when a container is stacked, a person can operate only the first and second tiers from the bottom, and refrigerated containers cannot be stacked high.
さらに、船の中では高さの制限から冷凍コンテナは船倉内に積まれる。このために冷凍コンテナの排熱により船倉内が高温になり、コンテナ壁面からの熱の流入増加や冷凍機の使用電力増加をもたらす。それに対し、特許文献1では、壁面から誘導磁界により冷凍コンテナに電力を供給する技術が開示されている。
In addition, refrigerated containers are loaded in the hold due to height restrictions. For this reason, the inside of the hold becomes hot due to the exhaust heat of the refrigeration container, resulting in an increase in the inflow of heat from the container wall surface and an increase in electric power used by the refrigerator. On the other hand,
しかし、特許文献1の技術では、電力の供給設備のインフラ整備が大きくなってしまう。また、特許文献1の技術ではアクチュエータを使用するが、アクチュエータを使用することは破損の原因になる。
However, with the technique of
そこで本発明の一態様は、上記問題に鑑みてなされたものであり、非接触で給電する際のインフラ設備を小さくすることを可能とする電力伝送システム及び電力伝送装置を提供することを課題とする。 Accordingly, one aspect of the present invention has been made in view of the above-described problem, and it is an object to provide a power transmission system and a power transmission device that can reduce infrastructure equipment when power is supplied contactlessly. To do.
(1)本発明の一態様は、略一列に並んだ複数の電力伝送装置を備える電力伝送システムであって、前記電力伝送装置は、前段の前記電力伝送装置により生成された交流磁界を介してエネルギーを受信する第1のアンテナ部と、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーを交流磁界により次段の前記電力伝送装置へ伝送する第2のアンテナ部と、前記第1のアンテナ部及び前記第2のアンテナ部の間に挿入され、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーに基づいて負荷に電圧または電流を供給することが可能な供給部と、
を備える電力伝送システムである。
(1) One aspect of the present invention is a power transmission system including a plurality of power transmission devices arranged in a substantially line, and the power transmission device is connected via an AC magnetic field generated by the power transmission device in the previous stage. A first antenna unit that receives energy; a second antenna unit that transmits energy received by the first antenna unit to the power transmission device in the next stage by an alternating magnetic field; the first antenna unit; A supply unit inserted between the second antenna units and capable of supplying a voltage or current to the load based on the energy received by the first antenna unit;
Is a power transmission system.
(2)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、各段の供給部が生成する電圧は、前段の供給部が生成する電圧と比べて振幅または位相のうち少なくともいずれか異なるか、または各段の供給部が生成する電流は、前段の供給部が生成する電流と比べて振幅または位相のうち少なくともいずれかが異なる。 (2) Further, one embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the voltage generated by the supply unit of each stage is at least one of amplitude and phase as compared with the voltage generated by the supply unit of the previous stage. The current generated by the supply unit at each stage is different in at least one of amplitude and phase from the current generated by the supply unit at the previous stage.
(3)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、各段の供給部が生成する電圧は、前段の供給部が生成する電圧より位相が90度進んでいるか、または各段の供給部が生成する電流は、前段の供給部が生成する電流より位相が90度遅れている。 (3) Further, one embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which a voltage generated by a supply unit in each stage is 90 degrees ahead in phase from a voltage generated by a previous-stage supply unit, or The phase of the current generated by the supply unit at each stage is 90 degrees behind the current generated by the supply unit at the previous stage.
(4)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、記複数の電力伝送装置のうち一の電力伝送装置がエネルギーを発する段の電力伝送装置であり、エネルギーを発する段の電力伝送装置が備える供給部が生成する電圧は、隣り合う電力伝送装置の一方が備える第1のアンテナ部と他方が備える第2のアンテナ部の結合インピーダンスの虚部の絶対値と、前記エネルギーを発する段の電力伝送装置以外の電力伝送装置が要求する電力の総和との積の平方根の定数倍の電圧である。 (4) Moreover, one aspect of the present invention is the above-described power transmission system, wherein one of the plurality of power transmission devices is a power transmission device that emits energy, and the stage that emits energy. The voltage generated by the supply unit included in the power transmission device is the absolute value of the imaginary part of the coupling impedance of the first antenna unit included in one of the adjacent power transmission devices and the second antenna unit included in the other, and the energy Is a voltage that is a constant multiple of the square root of the product of the sum of the powers required by the power transmission devices other than the power transmission device in the stage that emits.
(5)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、エネルギーを発する段の電力伝送装置が備える供給部が生成する電圧は、隣り合う電力伝送装置の一方が備える第1のアンテナ部と他方が備える第2のアンテナ部の結合インピーダンスの虚部の絶対値と、前記一の電力伝送装置以外の電力伝送装置が要求する電力の総和との積の平方根と略一致する。 (5) Moreover, 1 aspect of this invention is the above-mentioned electric power transmission system, Comprising: The voltage which the supply part with which the electric power transmission apparatus of the stage which emits energy produces | generates is provided with one of the adjacent electric power transmission apparatuses. This is substantially the same as the square root of the product of the absolute value of the imaginary part of the coupling impedance of the second antenna unit provided in the other antenna unit and the total sum of power required by the power transmission devices other than the one power transmission device.
(6)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、各段の電力伝送装置が要求する電力に応じて、該段の電力伝送装置が備える供給部が生成する電圧の値または電流の値を算出する制御部を備え、各段の電力伝送装置が備える供給部は、前記制御部が算出した電圧の値または電流の値を振幅とする電圧または電流をそれぞれ生成する。 (6) Further, one embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the voltage generated by the supply unit included in the power transmission device in each stage is generated according to the power required by the power transmission device in each stage. A supply unit included in each stage of the power transmission device includes a control unit that calculates a value or a current value, and generates a voltage or a current whose amplitude is the voltage value or the current value calculated by the control unit.
(7)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記供給部は、複数のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子のスイッチングのタイミングを前記供給部が生成する電圧と前記負荷の要求電圧との電圧値のずれを調整するように決定する。 (7) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the supply unit includes a plurality of switching elements, and the control unit controls the switching timing of the switching elements. It is determined so as to adjust the deviation of the voltage value between the voltage to be generated and the required voltage of the load.
(8)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記供給部は、前記第1のアンテナ部及び前記第2のアンテナ部に対して並列に挿入されている。 (8) Moreover, 1 aspect of this invention is the above-mentioned electric power transmission system, Comprising: The said supply part is inserted in parallel with respect to the said 1st antenna part and the said 2nd antenna part.
(9)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、全ての段の前記供給部が生成する電圧の絶対値が等しい。 (9) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which absolute values of voltages generated by the supply units in all stages are equal.
(10)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、エネルギーの送信段を最前段として、対象段の供給部が生成する電圧の位相から前段の供給部が生成する電圧の位相を引いた位相差の正弦が、前記対象段の段数を経る毎に順次減少する。 (10) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the energy transmission stage is the forefront stage, and the voltage generated by the previous stage supply unit from the phase of the voltage generated by the target stage supply unit The sine of the phase difference obtained by subtracting the phase is sequentially decreased every time the number of the target stages passes.
(11)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記複数の電力伝送装置に含まれる第1の電力伝送装置の前記第1のアンテナ部は、該第1の電力伝送装置に隣り合う第2の電力伝送装置の前記第2のアンテナ部と略平行に配置されており、
前記第1の電力伝送装置の前記第2のアンテナ部は、該第1の電力伝送装置に対して前記第2の電力伝送装置とは異なる位置で隣り合う第3の電力伝送装置の前記第1のアンテナ部と略平行に配置されている。
(11) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the first antenna unit of the first power transmission device included in the plurality of power transmission devices includes the first power. Disposed substantially parallel to the second antenna unit of the second power transmission device adjacent to the transmission device;
The second antenna unit of the first power transmission device is configured such that the first power transmission device adjacent to the first power transmission device at a position different from the second power transmission device is the first power transmission device. It is arrange | positioned substantially parallel to the antenna part.
(12)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前段の前記電力伝送装置が備える前記第2のアンテナ部と当該電力伝送装置が備える前記第1のアンテナ部の共振周波数は略等しい。 (12) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the second antenna unit included in the power transmission device in the preceding stage and the resonance of the first antenna unit included in the power transmission device are included. The frequencies are approximately equal.
(13)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記電力伝送装置を備えるコンテナが略一列に並んでいる。 (13) Moreover, 1 aspect of this invention is the above-mentioned electric power transmission system, Comprising: The container provided with the said electric power transmission apparatus is located in a line in a line.
(14)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記第1のアンテナは、第1のインダクタを備え前記第2のアンテナは、第2のインダクタを備え、前記コンテナは重力がかかる方向と平行に順に積み上げられており、前記第1のインダクタは前記コンテナの床面に設置され、第2のインダクタは前記コンテナの天井に設置され、第2のインダクタは次段のコンテナの第1のインダクタと略平行である。 (14) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the first antenna includes a first inductor, the second antenna includes a second inductor, and the container Are stacked in order parallel to the direction in which gravity is applied, the first inductor is installed on the floor of the container, the second inductor is installed on the ceiling of the container, and the second inductor is in the next stage. It is substantially parallel to the first inductor of the container.
(15)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記負荷は連続制御をおこなう圧縮機のモーターであり前記供給部は、前記圧縮機に電圧を供給するコンバーター回路を備え、前記コンバーター回路のチョッパー波形の基本周波数を前記交流磁界の周波数と同一にする。 (15) One aspect of the present invention is the above-described power transmission system, wherein the load is a motor of a compressor that performs continuous control, and the supply unit includes a converter circuit that supplies a voltage to the compressor. And the fundamental frequency of the chopper waveform of the converter circuit is the same as the frequency of the alternating magnetic field.
(16)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記チョッパー波形の基本波と前記交流磁界の波形は同期がとれた制御信号で駆動される。 (16) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the fundamental wave of the chopper waveform and the waveform of the AC magnetic field are driven by a synchronized control signal.
(17)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、各段の前記供給部は、有線の電力線から電力を取ることが可能である。 (17) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the supply unit at each stage can take power from a wired power line.
(18)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、各段の前記供給部は、エネルギー伝送に必要ない前記第1のアンテナ部または前記第2のアンテナ部に通電しない。 (18) One embodiment of the present invention is the above-described power transmission system, in which the supply unit at each stage does not energize the first antenna unit or the second antenna unit that is not required for energy transmission. .
(19)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記コンテナの情報を複数の前記コンテナのうちの一台に集約して表示させる。 (19) Moreover, one aspect of the present invention is the above-described power transmission system, in which the information on the container is collected and displayed on one of the plurality of containers.
(20)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記電力伝送装置を備える電力消費ユニットが略一列に並んだ。 (20) Moreover, one aspect of the present invention is the above-described power transmission system, in which power consumption units including the power transmission device are arranged in a line.
(21)また、本発明の一態様は、上述の電力伝送システムであって、前記電力伝送装置は、前記第1のアンテナ部に接続される容量を切り替える第1の可変容量スイッチ部と、前記第2のアンテナ部に接続される容量を切り替える第2の可変容量スイッチ部と、のうち少なくともいずれか一つを備え、前記電力伝送装置の段数に応じて、前記第1の可変容量スイッチ部による切り替えまたは第2の可変容量スイッチ部による切り替えの少なくともいずれか一つを制御する制御部を備える。 (21) Moreover, one aspect of the present invention is the above-described power transmission system, in which the power transmission device includes a first variable capacitance switch unit that switches a capacitance connected to the first antenna unit, And at least one of a second variable capacitance switch unit that switches a capacitance connected to the second antenna unit, and depending on the number of stages of the power transmission device, the first variable capacitance switch unit A control unit that controls at least one of switching and switching by the second variable capacitance switch unit is provided.
(22)また、本発明の一態様は、略一列に並んだ複数の電力伝送装置を備える電力伝送システムに用いられる前記電力伝送装置であって、前段の前記電力伝送装置から交流磁界によりエネルギーを受信する第1のアンテナ部と、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーを交流磁界により次段の前記電力伝送装置へ伝送する第2のアンテナ部と、前記第1のアンテナ部及び前記第2のアンテナ部の間に挿入され、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーに基づいて負荷に電圧または電流を供給することが可能な供給部と、を備える電力伝送装置である。 (22) Moreover, one aspect of the present invention is the power transmission device used in a power transmission system including a plurality of power transmission devices arranged substantially in a row, wherein energy is generated from the power transmission device in the previous stage by an AC magnetic field. A first antenna unit for receiving, a second antenna unit for transmitting energy received by the first antenna unit to the power transmission device in the next stage by an alternating magnetic field, the first antenna unit, and the second antenna unit And a supply unit that is inserted between the antenna units and can supply voltage or current to the load based on the energy received by the first antenna unit.
本発明の一態様によれば、非接触で給電する際のインフラ設備を小さくすることができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the infrastructure equipment when power is supplied without contact.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。後述する第3の実施形態の電力伝送システムは、電力を底面にあるコンテナに搭載された電力伝送装置より供給し、さらに上部のコンテナに搭載された電力伝送装置へ電力を送電する電力伝送システムである。また、この電力伝送システムでは磁界誘導を使用した電力伝送が行われるが、カスケードにつないだ負荷への電力供給となる。さらに、各コンテナには商用電源とワイヤレスの送受電の両方に対応する回路構成をとることにより、一番下のコンテナが既存のインフラより有線で電力の供給を受け、自分の冷凍機を動作させ、さらに上部へ電力をおくることのできる構成である。これらの電力送電は時分割的に一番下の電力伝送装置からn番目のコンテナに電力を送ることにより途中の他の負荷変動の影響をなくすことができる。しかし、時分割では蓄電デバイスがないとコンテナに搭載された冷凍機はON−OFF制御になり、冷凍効率が下がる。そこで、第1の実施形態では、連続制御可能なアルゴリズムについて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A power transmission system according to a third embodiment, which will be described later, is a power transmission system that supplies power from a power transmission device mounted on a container on a bottom surface and further transmits power to the power transmission device mounted on an upper container. is there. In this power transmission system, power transmission using magnetic field induction is performed, but power is supplied to a load connected to a cascade. In addition, each container has a circuit configuration that supports both commercial power and wireless power transmission / reception, so that the bottom container receives power supply from the existing infrastructure in a wired manner and operates its own refrigerator. In this configuration, electric power can be sent further upward. These power transmissions can eliminate the influence of other load fluctuations in the middle by sending power to the nth container from the lowermost power transmission device in a time division manner. However, if there is no power storage device in time division, the refrigerator mounted in the container is turned on and off, and the refrigeration efficiency is lowered. Therefore, in the first embodiment, an algorithm capable of continuous control will be described.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態における電力伝送システム1の構成を示す概略ブロック図である。電力伝送システム1は、電力伝送装置100−0、100−1、100−2、100−3の四つの電力伝送装置を備える。ここで、電力伝送装置100−0〜100−3を総称して電力伝送装置100という。電力伝送システム1は、対象段の電力伝送装置100−n(nは0から3までの整数)が対象段の直後の段である後段の電力伝送装置100−(n+1)へ非接触で給電する。本実施形態では、一例として、各電源140−nは電圧源である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
電力伝送装置100−0は、制御部110−0と、無線通信部120−0と、電源(供給部)140−0と、第2のアンテナ部150−0とを備える。制御部110−0は、各段の電力伝送装置100が要求する電力に応じて、それぞれの段の電力伝送装置100−n(nは0から3までの整数)が備える電源140−nが生成する電圧の値を算出する。また、例えば、制御部110−0は、対象段の直前の段である前段の電力伝送装置100−(n−1)の電源140−(n−1)の電圧に対して、対象段の電力伝送装置100−nの電源140−nの電圧の位相が90度進むように、電源140−nを駆動するための基準信号を生成する。これにより、対象段用の基準信号が、前段用の基準信号より90度進む。制御部110−0は、生成した基準信号を無線通信部120−0を介して他の無線通信部120−1〜120−3へ送信する。
The power transmission device 100-0 includes a control unit 110-0, a wireless communication unit 120-0, a power supply (supply unit) 140-0, and a second antenna unit 150-0. The control unit 110-0 generates a power supply 140-n included in each power transmission device 100-n (n is an integer from 0 to 3) according to the power required by each
また、制御部110−0は、各電源140−nが生成する電圧の値を算出する。この制御部110−0における算出処理については、後述する。制御部110−0は、例えば算出した電圧の値を示す指示情報を無線通信部120−0を介して他の無線通信部120−1〜120−3へ送信する。 In addition, the control unit 110-0 calculates the value of the voltage generated by each power supply 140-n. The calculation process in the control unit 110-0 will be described later. For example, the control unit 110-0 transmits instruction information indicating the calculated voltage value to the other wireless communication units 120-1 to 120-3 via the wireless communication unit 120-0.
なお、各電源140−nが電流源の場合、制御部110−0は、各段の電力伝送装置100が要求する電力に応じて、それぞれの段の電力伝送装置100−n(nは0から3までの整数)が備える電源140−nが生成する電流の値を算出してもよい。また、例えば、制御部110−0は、前段の電力伝送装置100−(n−1)の電源140−(n−1)の電流に対して、対象段の電力伝送装置100−nの電源140−nの電流の位相が、90度遅れるように電源140−nを駆動するための基準信号を生成してもよい。これにより、対象段用の基準信号が前段用の基準信号より90度遅れる。その場合、制御部110−0は、生成した基準信号を無線通信部120−0から他の無線通信部120−1〜120−3へ送信してもよい。
また、各電源140−nが電流源の場合、制御部110−0は、各電源140−nが生成する電流の値を算出してもよい。その場合、制御部110−0は、算出した電流の値を示す指示情報を無線通信部120−0から他の無線通信部120−1〜120−3へ送信してもよい。
In addition, when each power supply 140-n is a current source, the control unit 110-0 determines the power transmission device 100-n (n is 0 to 0) according to the power required by each
When each power supply 140-n is a current source, the control unit 110-0 may calculate the value of the current generated by each power supply 140-n. In this case, the control unit 110-0 may transmit instruction information indicating the calculated current value from the wireless communication unit 120-0 to the other wireless communication units 120-1 to 120-3.
無線通信部120−0は、制御部110−0から受信した指示情報を、次段以降の電力伝送装置100が備える無線通信部120−1〜120−3へ無線で送信する。
The wireless communication unit 120-0 wirelessly transmits the instruction information received from the control unit 110-0 to the wireless communication units 120-1 to 120-3 included in the
電源140−0は、例えば、制御部110−0が算出した電圧の値を振幅とする電圧を生成する。また、後述する各段の電力伝送装置100−nが備える電源140−nは、例えば、制御部110が算出した電圧の値を振幅とする電圧を生成する。そして、電源140−0は、生成した電圧を第2のアンテナ部150−0のコンデンサ151−0に供給する。 For example, the power supply 140-0 generates a voltage whose amplitude is the value of the voltage calculated by the control unit 110-0. In addition, the power supply 140-n included in each stage of the power transmission device 100-n described below generates, for example, a voltage whose amplitude is the value of the voltage calculated by the control unit 110. Then, the power supply 140-0 supplies the generated voltage to the capacitor 151-0 of the second antenna unit 150-0.
第2のアンテナ部150−0は、電源140−0から供給された電圧または電流に応じて共振する共振回路である。第2のアンテナ部150−0は、交流磁界を発生させることにより、次段の電力伝送装置100−1へエネルギーを伝送する。第2のアンテナ部150−0は、コンデンサ151−0と、インダクタ152−0と、寄生抵抗153−0とを備える。コンデンサ151−0と、インダクタ152−0と、寄生抵抗153−0とが順に直列に接続されている。具体的には、第2のアンテナ部150−0における各素子の接続関係は以下の通りである。コンデンサ151−0の一端は電源140−0に、他端はインダクタ152−0の一端に接続されている。また、インダクタ152−0の他端はインダクタ152−0の寄生抵抗153−0の一端に接続されている。寄生抵抗153−0の他端は電源140−0に接続されている。インダクタ152−0は、例えばコイルである。なお、寄生抵抗(153−0〜153−2、133−1〜133−3)は具体的な抵抗素子があるわけでなく、コイルやコンデンサが有する抵抗である。 The second antenna unit 150-0 is a resonance circuit that resonates according to the voltage or current supplied from the power supply 140-0. The second antenna unit 150-0 transmits energy to the next-stage power transmission device 100-1 by generating an alternating magnetic field. The second antenna unit 150-0 includes a capacitor 151-0, an inductor 152-0, and a parasitic resistance 153-0. A capacitor 151-0, an inductor 152-0, and a parasitic resistance 153-0 are connected in series in this order. Specifically, the connection relationship of each element in the second antenna unit 150-0 is as follows. One end of the capacitor 151-0 is connected to the power supply 140-0, and the other end is connected to one end of the inductor 152-0. The other end of the inductor 152-0 is connected to one end of a parasitic resistor 153-0 of the inductor 152-0. The other end of the parasitic resistor 153-0 is connected to the power supply 140-0. The inductor 152-0 is, for example, a coil. The parasitic resistances (153-0 to 153-2, 133-1 to 133-3) are not specific resistance elements, but are resistances of coils and capacitors.
インダクタ152−0は、電源140−0からコンデンサを介して供給された交流電流に応じて周囲に交流磁界を発生させる。これにより、インダクタ152−0は、次段の電力伝送装置100−1へエネルギーを伝送する。 The inductor 152-0 generates an alternating magnetic field in the surroundings according to the alternating current supplied from the power supply 140-0 via the capacitor. Thereby, the inductor 152-0 transmits energy to the next-stage power transmission device 100-1.
続いて、電力伝送装置100−1は、制御部110−1と、無線通信部120−1と、電源(供給部)140−1と、第1のアンテナ部130−1と、第2のアンテナ部150−1とを備える。
無線通信部120−1は、無線通信部120−0から送信された指示情報と基準信号を受信する。制御部110−1は、例えば、無線通信部120−1が受信した指示情報が示す電圧の値を振幅とし、無線通信部120−1が受信した基準信号と同期した電圧を生成するように電源140−1を制御してもよい。
これにより、電源140−1は、例えば、電源140−1の電圧を前段の電力伝送装置100−0の電源140−0の電圧に対して、位相が90度進むようにすることができる。あるいは、電源140−1は、例えば、電源140−1の電流を前段の電力伝送装置100−0の電源140−0の電流に対して、位相が90度遅れるようにすることができる。
Subsequently, the power transmission device 100-1 includes a control unit 110-1, a wireless communication unit 120-1, a power supply (supply unit) 140-1, a first antenna unit 130-1, and a second antenna. Unit 150-1.
The wireless communication unit 120-1 receives the instruction information and the reference signal transmitted from the wireless communication unit 120-0. For example, the control unit 110-1 uses the voltage value indicated by the instruction information received by the wireless communication unit 120-1 as an amplitude, and generates a voltage synchronized with the reference signal received by the wireless communication unit 120-1. 140-1 may be controlled.
Thereby, for example, the power supply 140-1 can make the phase of the voltage of the power supply 140-1 advance 90 degrees with respect to the voltage of the power supply 140-0 of the power transmission device 100-0 in the previous stage. Alternatively, for example, the power source 140-1 can cause the phase of the current of the power source 140-1 to be delayed by 90 degrees with respect to the current of the power source 140-0 of the power transmission device 100-0 in the previous stage.
なお、各電源140−nが電流源の場合、制御部110−1は、例えば、無線通信部120−1が受信した指示情報が示す電流の値を振幅とし、無線通信部120−1から受信した基準信号と同期した電流を生成するように電源140−1を制御してもよい。 When each power source 140-n is a current source, the control unit 110-1 receives, for example, the value of the current indicated by the instruction information received by the wireless communication unit 120-1 from the wireless communication unit 120-1. The power source 140-1 may be controlled so as to generate a current synchronized with the reference signal.
第1のアンテナ部130−1は、前段の電力伝送装置100−0から、前段の電力伝送装置100−0により生成された交流磁界を介してエネルギーを受信する。ここで、第1のアンテナ部130−1は、コンデンサ131−1と、インダクタ132−1と、寄生抵抗133−1を備える。コンデンサ131−1と、インダクタ132−1と、寄生抵抗133−1とが順に直列に接続されている。 The first antenna unit 130-1 receives energy from the power transmission device 100-0 in the previous stage via an AC magnetic field generated by the power transmission device 100-0 in the previous stage. Here, the first antenna unit 130-1 includes a capacitor 131-1, an inductor 132-1, and a parasitic resistance 133-1. A capacitor 131-1, an inductor 132-1 and a parasitic resistor 133-1 are connected in series in this order.
第1のアンテナ部130−1における各素子の接続関係は以下の通りである。コンデンサ131−1の一端は電源140−1の一端とコンデンサ151−1の一端に、他端はインダクタ132−1の一端に接続されている。また、インダクタ132−1の他端は寄生抵抗133−1の一端に接続されている。寄生抵抗133−1の他端は電源140−1の他端に接続されている。インダクタ132−1は、例えばコイルである。
インダクタ132−1には、前段の電力伝送装置100−0が発生させた交流磁界により誘導電流が生じる。インダクタ132−1は、生じた誘導電流を、コンデンサ131−1を介して電源140−1と第2のアンテナ部150−1へ供給する。
The connection relationship of each element in the first antenna unit 130-1 is as follows. One end of the capacitor 131-1 is connected to one end of the power source 140-1 and one end of the capacitor 151-1, and the other end is connected to one end of the inductor 132-1. The other end of the inductor 132-1 is connected to one end of the parasitic resistor 133-1. The other end of the parasitic resistor 133-1 is connected to the other end of the power supply 140-1. The inductor 132-1 is, for example, a coil.
Inductor 132-1 is induced by an alternating magnetic field generated by power transmission device 100-0 in the previous stage. The inductor 132-1 supplies the generated induced current to the power source 140-1 and the second antenna unit 150-1 via the capacitor 131-1.
第2のアンテナ部150−1は、第1のアンテナ部130−1が受信したエネルギーを交流磁界により次段の電力伝送装置100−2へ伝送する。ここで、第2のアンテナ部150−1は、コンデンサ151−1と、インダクタ152−1と、寄生抵抗153−1を備える。インダクタ152−1は、例えばコイルである。コンデンサ151−1と、インダクタ152−1と、寄生抵抗153−1とが順に直列に接続されている。 The second antenna unit 150-1 transmits the energy received by the first antenna unit 130-1 to the next-stage power transmission device 100-2 using an AC magnetic field. Here, the second antenna unit 150-1 includes a capacitor 151-1, an inductor 152-1, and a parasitic resistance 153-1. The inductor 152-1 is, for example, a coil. Capacitor 151-1, inductor 152-1, and parasitic resistor 153-1 are connected in series in this order.
具体的には、第2のアンテナ部150−1における各素子の接続関係は以下の通りである。コンデンサ151−1の一端は電源140−1の一端とコンデンサ131−1の一端に、コンデンサ151−1の他端はインダクタ152−1の一端に接続されている。また、インダクタ152−1の他端は寄生抵抗153−1の一端に接続されている。寄生抵抗153−1の他端は電源140−1の他端に接続されている。インダクタ152−1は、例えばコイルである。
インダクタ152−1には、第1のアンテナ部130−1のインダクタ132−1からコンデンサ131−1及びコンデンサ151−1を介して供給された誘導電流により、周囲に交流磁界を発生させる。
Specifically, the connection relationship of each element in the second antenna unit 150-1 is as follows. One end of the capacitor 151-1 is connected to one end of the power source 140-1 and one end of the capacitor 131-1, and the other end of the capacitor 151-1 is connected to one end of the inductor 152-1. The other end of the inductor 152-1 is connected to one end of the parasitic resistor 153-1. The other end of the parasitic resistor 153-1 is connected to the other end of the power supply 140-1. The inductor 152-1 is, for example, a coil.
The inductor 152-1 generates an alternating magnetic field around it by the induced current supplied from the inductor 132-1 of the first antenna unit 130-1 through the capacitor 131-1 and the capacitor 151-1.
続いて、電力伝送装置100−2は、制御部110−2と、無線通信部120−2と、電源(供給部)140−2と、第1のアンテナ部130−2と、第2のアンテナ部150−2とを備える。電力伝送装置100−2の構成は、電力伝送装置100−1と同様であるので、その説明を省略する。 Subsequently, the power transmission device 100-2 includes a control unit 110-2, a wireless communication unit 120-2, a power supply (supply unit) 140-2, a first antenna unit 130-2, and a second antenna. Part 150-2. Since the configuration of the power transmission device 100-2 is the same as that of the power transmission device 100-1, the description thereof is omitted.
続いて、電力伝送装置100−3は、無線通信部120−3と、第1のアンテナ部130−3と、電源(供給部)140−3とを備える。
無線通信部120−3は、無線通信部120−0から送信された指示情報と基準信号を受信する。制御部110−3は、例えば、無線通信部120−3が受信した指示情報が示す電圧の値を振幅とし、無線通信部120−3が受信した基準信号と同期した電圧を生成するように電源140−3を制御する。これにより、電源140−3は、例えば、電源140−3の電圧を前段の電力伝送装置100−2の電源140−2の電圧に対して、位相が90度進むようにすることができる。
なお、各電源140−nが電流源の場合、制御部110−3は、無線通信部120−3が受信した指示情報が示す電流の値を振幅とし、無線通信部120−3が受信した基準信号と同期した電流を生成するように電源140−3を制御してもよい。これにより、電源140−3は、例えば、電源140−3の電流を前段の電力伝送装置100−2の電源140−2の電流に対して、位相が90度遅れるようにすることができる。
なお、各電源140−nが電流源の場合、電源140−3は、例えば、無線通信部120−3から受信した指示情報が示す電流の値を振幅とし、無線通信部120−3から受信した駆動信号と同期した電流を生成してもよい。
Subsequently, the power transmission device 100-3 includes a wireless communication unit 120-3, a first antenna unit 130-3, and a power source (supply unit) 140-3.
The wireless communication unit 120-3 receives the instruction information and the reference signal transmitted from the wireless communication unit 120-0. For example, the control unit 110-3 uses a voltage value indicated by the instruction information received by the wireless communication unit 120-3 as an amplitude, and generates a voltage synchronized with the reference signal received by the wireless communication unit 120-3. 140-3 is controlled. Thereby, for example, the power supply 140-3 can make the phase of the voltage of the power supply 140-3 advance by 90 degrees with respect to the voltage of the power supply 140-2 of the power transmission device 100-2 at the previous stage.
When each power supply 140-n is a current source, the control unit 110-3 uses the current value indicated by the instruction information received by the wireless communication unit 120-3 as an amplitude, and the reference received by the wireless communication unit 120-3. The power supply 140-3 may be controlled to generate a current synchronized with the signal. Thereby, for example, the power supply 140-3 can cause the phase of the current of the power supply 140-3 to be delayed by 90 degrees with respect to the current of the power supply 140-2 of the power transmission device 100-2 at the preceding stage.
When each power supply 140-n is a current source, the power supply 140-3 receives, for example, the current value indicated by the instruction information received from the wireless communication unit 120-3 as an amplitude and is received from the wireless communication unit 120-3. A current synchronized with the drive signal may be generated.
第1のアンテナ部130−3は、前段の電力伝送装置100−2により生成された交流磁界を介してエネルギーを受信する。ここで、第1のアンテナ部130−3は、コンデンサ131−3と、インダクタ132−3と、寄生抵抗133−3を備える。コンデンサ131−3と、インダクタ132−3と、寄生抵抗133−3とが順に直列に接続されている。 The first antenna unit 130-3 receives energy via the AC magnetic field generated by the power transmission device 100-2 at the preceding stage. Here, the first antenna unit 130-3 includes a capacitor 131-3, an inductor 132-3, and a parasitic resistor 133-3. A capacitor 131-3, an inductor 132-3, and a parasitic resistor 133-3 are connected in series in order.
第1のアンテナ部130−3における各素子の接続関係は以下の通りである。コンデンサ131−3の一端は電源140−3の一端に、コンデンサ131−3の他端はインダクタ132−3の一端に接続されている。また、インダクタ132−3の他端は寄生抵抗133−3の一端に接続されている。寄生抵抗133−3の他端は電源140−3の他端に接続されている。インダクタ132−3は、例えばコイルである。 The connection relationship of each element in the first antenna unit 130-3 is as follows. One end of the capacitor 131-3 is connected to one end of the power supply 140-3, and the other end of the capacitor 131-3 is connected to one end of the inductor 132-3. The other end of the inductor 132-3 is connected to one end of the parasitic resistor 133-3. The other end of the parasitic resistor 133-3 is connected to the other end of the power source 140-3. The inductor 132-3 is a coil, for example.
インダクタ132−3には、前段の電力伝送装置100−2が発生させた交流磁界により誘導電流が生じる。インダクタ132−3は、生じた誘導電流を、コンデンサ131−3を介して電源140−3へ供給する。 Inductor 132-3 generates an induced current by an AC magnetic field generated by power transmission device 100-2 at the preceding stage. The inductor 132-3 supplies the generated induced current to the power source 140-3 via the capacitor 131-3.
<各電源の電圧または電流の算出処理の詳細>
続いて、各電源の電圧または電流の算出処理の詳細について説明する。図1の電力伝送システム1において、kを磁界結合の結合係数とすると、相互インダクタンスM=kLである。図1において、一例として、全てのコンデンサの容量がCで、全てのインダクタのインダクタンスがLで、全ての寄生抵抗の抵抗値がrである。また、一例として各電源が生成する電圧の角周波数w0が1/√(LC)であるものとする。
<Details of voltage or current calculation processing for each power supply>
Next, details of the calculation process of the voltage or current of each power supply will be described. In the
ここで各段の電源140−nは、各第1のアンテナ部130−nまたは第2のアンテナ部150−nに並列に挿入されているために、電源140−nでの交流ラインの切断がない。このため、電源140−nでは交流を直流に変換せずに交流のまま送電するので、損出が少なく伝送効率低下が少ない。 Here, since the power supply 140-n at each stage is inserted in parallel with each first antenna unit 130-n or second antenna unit 150-n, the AC line is disconnected by the power supply 140-n. Absent. For this reason, the power supply 140-n does not convert alternating current into direct current and transmits power while maintaining alternating current, so there is little loss and there is little reduction in transmission efficiency.
電源140−0、140−1、140−2、140−3の電圧をそれぞれE0、E1、E2、E3とし、電流をそれぞれI0、I1、I2、I3とする。
電流I0、I1、I2、I3を要素とする列ベクトルは、次の式(1)で表される。
The voltages of the power supplies 140-0, 140-1, 140-2, and 140-3 are E0, E1, E2, and E3, respectively, and the currents are I0, I1, I2, and I3, respectively.
A column vector whose elements are currents I0, I1, I2, and I3 is expressed by the following equation (1).
ここで、式(1)の矢印は、各寄生抵抗の抵抗値rを0にすることを意味する。また、式(1)の右辺の電圧ベクトル[E0、E1、E2、E3]tにかけられた係数は、アドミッタンス行列Yである。なお、式(1)の導出は後述する。各電源140−nの電圧Enは、次の式(2)で表される。 Here, the arrow in the formula (1) means that the resistance value r of each parasitic resistance is set to zero. The coefficient applied to the voltage vector [E0, E1, E2, E3] t on the right side of the equation (1) is an admittance matrix Y. The derivation of equation (1) will be described later. The voltage En of each power supply 140-n is expressed by the following equation (2).
En=jn×e[n] …式(2) En = j n × e [n] (2)
ここで、e[n]は、各電源140−nの電圧Enの絶対値であり、実数である。各電源140−nの電圧In=jn×i[n]と表せる。ここでi[n]は、各電源140−nの電流Inの絶対値であり、実数である。すると、式(1)の行列から、電流Inの絶対値i[n]は、次の式(3)で表される。 Here, e [n] is an absolute value of the voltage En of each power supply 140-n and is a real number. It can be expressed as voltage In = j n × i [n] of each power supply 140-n. Here, i [n] is the absolute value of the current In of each power supply 140-n and is a real number. Then, from the matrix of Expression (1), the absolute value i [n] of the current In is expressed by the following Expression (3).
i[n]=1/X(e[n+1]−e[n−1]) …式(3) i [n] = 1 / X (e [n + 1] -e [n-1]) (3)
ただし、e[−1]=e[4]=0とする。また、各電源140−nから発せられる電力は、次の式(4)で表される。 However, e [−1] = e [4] = 0. Moreover, the electric power emitted from each power supply 140-n is represented by following Formula (4).
Power[n]=i[n]×e[n] …式(4) Power [n] = i [n] × e [n] (4)
ここで、各電源140−nから発せられる電力が負の時は電源に入り込む電力となり、これは当該電源140−nで使われる電力となる。これは当該電源140−nに負荷が接続されていればそこで消費される電力となる。この場合、負荷の電圧と電流はあらかじめ設定することができず、負荷の要求する電力(以下、デマンドともいう)次第となる。例えば、コンテナ(例えば、リーファーコンテナ)にワイヤレス給電にて電力を供給するときなどがこの場合となる。ここで、一例として、電源140−1〜電源140−3がパワーを吸収し、電源140−0がパワーを発生させる場合を考える。 Here, when the power generated from each power supply 140-n is negative, the power enters the power supply, and this is the power used by the power supply 140-n. This is power consumed if a load is connected to the power source 140-n. In this case, the voltage and current of the load cannot be set in advance, and depend on the power required by the load (hereinafter also referred to as demand). For example, this is when power is supplied to a container (for example, a reefer container) by wireless power feeding. Here, as an example, consider a case where the power source 140-1 to power source 140-3 absorbs power and the power source 140-0 generates power.
制御部110−0は、各電源140−nが発生する電力Power[n]が、当該電源140−nが接続されている負荷のデマンドの反対符号とするよう制御する。ただし、Power[0]からPower[3]の和は0とする。式(3)及び式(4)から、次の式(5)及び式(6)の漸化式が導出される。 The control unit 110-0 performs control so that the power Power [n] generated by each power supply 140-n is opposite to the demand of the load to which the power supply 140-n is connected. However, the sum of Power [0] to Power [3] is 0. The following recurrence formulas (5) and (6) are derived from the formulas (3) and (4).
i[n]=Power[n]/e[n] …式(5) i [n] = Power [n] / e [n] (5)
e[n+1]=e[n−1]+Xi[n] …式(6) e [n + 1] = e [n−1] + Xi [n] (6)
式(5)及び式(6)から、電源140−0の電圧E0の絶対値e[0]が決まれば−n[0]〜i[3]及びe[1]〜e[3]が求められる。ここで、電源140−0の電力は、電源140−1〜140−3が要求する電力Power[1]〜Power[3]の総和に−1を掛けた量である。よって、制御部110−0は、例えば、電源140−0の電圧E0の絶対値e[0]と、電源140−1〜140−3が要求する電力−Power[1]〜−Power[3]とを参照して、各電源140−nが生成する電流及び電圧を算出する。ここで、例えば、電源140−1〜140−3が要求する電力Power[1]〜Power[3]と電源140−0の電圧E0の絶対値e[0]は、予め決められていてもよい。 From equations (5) and (6), if the absolute value e [0] of the voltage E0 of the power supply 140-0 is determined, -n [0] to i [3] and e [1] to e [3] are obtained. It is done. Here, the power of the power supply 140-0 is an amount obtained by multiplying the sum of powers [1] to [3] required by the power supplies 140-1 to 140-3 by -1. Therefore, the control unit 110-0, for example, the absolute value e [0] of the voltage E0 of the power supply 140-0 and the power -Power [1] to -Power [3] required by the power supplies 140-1 to 140-3. Referring to the above, the current and voltage generated by each power supply 140-n are calculated. Here, for example, the powers [1] to [3] required by the power supplies 140-1 to 140-3 and the absolute value e [0] of the voltage E0 of the power supply 140-0 may be determined in advance. .
続いて、式(1)の導出について説明する。図2は、図1の電力伝送システム1の等価回路である。同図においてCh0は電力伝送装置100−0で、Ch1は電力伝送装置100−1で、Ch2は電力伝送装置100−2で、Ch3は電力伝送装置100−3である。
E0=E2=E3=0とすると、図2の等価回路は、次の図3の回路と等価になる。図3は、E0=E2=E3=0のときの電力伝送システム1の等価回路である。
Subsequently, the derivation of Expression (1) will be described. FIG. 2 is an equivalent circuit of the
If E0 = E2 = E3 = 0, the equivalent circuit of FIG. 2 is equivalent to the circuit of FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit of the
図3の回路は左右対称であるから、図3の向かって右側半分の回路は、次の図4の回路になる。図4は、図3の向かって右側半分の回路である。
ここで、Ch1とCh2の相互リアクタンスがXで、図4の向かって左側の回路の自己リアクタンスがXで、図4の向かって右側の回路の自己リアクタンスがXである。そうすると、図4の回路は、次の図5の等価回路で表される。図5は、図4の等価回路である。同図において、点P51における電圧はV’である。矢印A52からみたインピーダンスZは、次の式(7)で表される。
Since the circuit in FIG. 3 is symmetrical, the circuit on the right half in FIG. 3 becomes the circuit in FIG. FIG. 4 is a circuit on the right half of FIG.
Here, the mutual reactance of Ch1 and Ch2 is X, the self-reactance of the circuit on the left side in FIG. 4 is X, and the self-reactance of the circuit on the right side in FIG. Then, the circuit of FIG. 4 is represented by the equivalent circuit of FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit of FIG. In the figure, the voltage at the point P51 is V ′. The impedance Z viewed from the arrow A52 is expressed by the following equation (7).
式(7)からn番目の電力伝送装置100−nのアドミッタンスYnは、左右の対称性から次の式(8)で表される。 The admittance Yn of the n-th power transmission device 100-n from Expression (7) is represented by the following Expression (8) from the left-right symmetry.
式(7)から点P51における電圧V’は、次の式(9)で表される。
式(9)から図5における電流I2は、次の式(10)で表される。 The current I2 in FIG. 5 from the formula (9) is expressed by the following formula (10).
E0=E2=E3=0だけでなく、他のパターンの場合にも上述のような処理を行うことで、式(1)の右辺の電圧ベクトル[E0、E1、E2、E3]tにかけられた係数であるアドミッタンス行列Yは、次の式(11)で表される。ここで、上付きのtは転置を表す。 Not only E0 = E2 = E3 = 0 but also other patterns, the above-described processing is applied to the voltage vector [E0, E1, E2, E3] t on the right side of Equation (1). An admittance matrix Y that is a coefficient is expressed by the following equation (11). Here, the superscript t represents transposition.
ここで、式(11)の矢印は、各寄生抵抗の抵抗値rを0にすることを意味する。 Here, the arrow in equation (11) means that the resistance value r of each parasitic resistance is set to zero.
続いて、図6は、電源140−1〜140−3の電圧の絶対値e[1]〜e[3]を電源140−0の電圧の絶対値e[0]の関数とした場合のグラフの一例である。図7は、図6の拡大図である。図6及び図7は、Power[1]〜Power[3]が−5000W、X=50Ωの時の例である。同図の横軸は電源140−0の電圧の絶対値e[0]で縦軸は電源140−nの電圧の絶対値e[n]である。図6において、n=1のときの直線W11、n=2のときの直線W12、n=3のときの直線13が示されている。この図6より、電源140−nの電圧の絶対値e[n]は、nが奇数の場合、電源140−0の電圧の絶対値e[0]と反比例し、偶数の場合、電源140−0の電圧の絶対値e[0]に比例する。また、図7の拡大図において、n=1のときの直線W21、n=2のときの直線W22、n=3のときの直線23が示されている。
Next, FIG. 6 is a graph when the absolute values e [1] to e [3] of the voltages of the power supplies 140-1 to 140-3 are functions of the absolute value e [0] of the voltage of the power supply 140-0. It is an example. FIG. 7 is an enlarged view of FIG. 6 and 7 are examples when Power [1] to Power [3] are −5000 W and X = 50Ω. In the figure, the horizontal axis represents the absolute value e [0] of the voltage of the power supply 140-0 and the vertical axis represents the absolute value e [n] of the voltage of the power supply 140-n. In FIG. 6, a straight line W11 when n = 1, a straight line W12 when n = 2, and a
式(1)より、rで消費されるエネルギーすなわちLossは、関数f=|E0|2+2×|E1|2+2×|E2|2+|E3|2=(e[0])2+2×(e[1])2+2×(e[2])2+e[3]2に比例する。従って関数fを最小にすることがLossを最小にすることとなる。
また、図6における曲線W14及び図7の拡大図における曲線W24は関数fを105で割った値であり、電源140−0の電圧の絶対値e[0]=√(Power[0] X)=2700V程度で最少となる。この量は寄生抵抗で消費される熱に比例するため、この電圧が最適値となる。
関数fが最小となるときに、電力伝送システム1における電力の伝送ロスが最小となるので、電源140−0の電圧の絶対値e[0]は、√(Power[0] X)程度であることが望ましい。すなわち、エネルギーを発する段の電力伝送装置が備える供給部が生成する電圧は、隣り合う電力伝送装置の一方が備える第1のアンテナ部と他方が備える第2のアンテナ部の結合インピーダンスの虚部の絶対値と、上記エネルギーを発する段の電力伝送装置以外の電力伝送装置が要求する電力の総和との積の平方根と略一致することが望ましい。これにより、電力の伝送ロスを低くすることができる。
From equation (1), the energy consumed by r, Loss, is the function f = | E0 | 2 + 2 × | E1 | 2 + 2 × | E2 | 2 + | E3 | 2 = (e [0]) 2 + 2 × It is proportional to (e [1]) 2 + 2 × (e [2]) 2 + e [3] 2 . Therefore, minimizing the function f minimizes Loss.
Also, the curve W14 in FIG. 6 and the curve W24 in the enlarged view of FIG. 7 are values obtained by dividing the function f by 10 5 , and the absolute value e [0] = √ (Power [0] X of the voltage of the power supply 140-0. ) = 2700V and the minimum. This amount is proportional to the heat consumed by the parasitic resistance, so this voltage is the optimum value.
Since the power transmission loss in the
以上、第1の実施形態では、電力伝送システム1は略一列に並んだ複数の電力伝送装置100−nを備える。電力伝送装置100−nは、前段の電力伝送装置100−(n−1)により生成された交流磁界を介してエネルギーを受信する第1のアンテナ部130−nと、第1のアンテナ部130−nが受信したエネルギーを交流磁界により次段の電力伝送装置100−(n+1)へ伝送する第2のアンテナ部150−nと、第1のアンテナ部130−n及び第2のアンテナ部150−nの間に挿入され、第1のアンテナ部130−nが受信したエネルギーに基づいて負荷に電圧または電流を供給することが可能な電源(供給部)140−nと、を備える。
これにより、各電力伝送装置100−nが電源140−nを有することで、その電源にかかる電圧の位相を適切に変化させることにより、電源140−nにかかる電圧とそこから流れ出る電流の同相成分が負になるので、前段の電力伝送装置100−(n−1)から供給されたエネルギーの一部または全部を電源140−nが吸収し、残りを後段の電力伝送装置100−(n+1)に供給することができる。
As described above, in the first embodiment, the
Thereby, since each power transmission device 100-n has the power source 140-n, and appropriately changes the phase of the voltage applied to the power source, the in-phase component of the voltage applied to the power source 140-n and the current flowing therefrom Becomes negative, the power supply 140-n absorbs part or all of the energy supplied from the power transmission device 100- (n-1) at the previous stage, and the rest is transferred to the power transmission device 100- (n + 1) at the subsequent stage. Can be supplied.
各段の電源が生成する電圧は、それぞれの段の前段の電源が生成する電圧より位相が90度進んでいるか、または各段の電源が生成する電流は、それぞれの段の前段の電源が生成する電流より位相が90度遅れている。これにより、その電源にかかる電圧と電流は丁度逆符号になるので、前段からそれぞれの段へ供給される電力のロスを他の位相差のときよりも小さくすることができ、伝送効率を向上させることができる。 The voltage generated by the power supply of each stage is 90 degrees ahead of the voltage generated by the power supply of the previous stage of each stage, or the current generated by the power supply of each stage is generated by the power supply of the previous stage of each stage. The phase is delayed by 90 degrees from the current. As a result, the voltage and current applied to the power supply are just reversed, so that the loss of power supplied from the previous stage to each stage can be made smaller than in the case of other phase differences, and transmission efficiency is improved. be able to.
ここで、90°で効率が向上する理由を以下に示す。式(3)は、e[n]及びi[n]が複素数であるときもそのまま成立する。しかし、式(4)は、e[n]及びi[n]が複素数のときは、以下の式(4´)で表される。 Here, the reason why the efficiency is improved at 90 ° will be described below. Equation (3) holds true even when e [n] and i [n] are complex numbers. However, Expression (4) is represented by the following Expression (4 ′) when e [n] and i [n] are complex numbers.
Power[n]=(i*[n]e[n]+i[n]e*[n])/2 …式(4´) Power [n] = (i * [n] e [n] + i [n] e * [n]) / 2 Formula (4 ′)
ここで、i*[n]はi[n]の複素共役で、e*[n]はe[n]の複素共役である。式(3)より、n=1〜N−1までのnに対して、次の式(12)が成り立つ。
Here, i * [n] is a complex conjugate of i [n], and e * [n] is a complex conjugate of e [n]. From equation (3), the following equation (12) holds for n from n = 1 to
ここで、関数gを、次の式(13)に定義する。これは式(1)の極限をとる前の式にある行列の実数成分の期待値に比例し、関数gは損失に比例する。 Here, the function g is defined by the following equation (13). This is proportional to the expected value of the real component of the matrix in the formula before taking the limit of formula (1), and the function g is proportional to the loss.
ここで、Power[n]は設定値であるから、n=1〜N−1までのnの拘束条件となり、この条件の下で、関数gを最小にできればよい。そこで、ラグランジュの未定定数法によりλ1、…、λN−1を実数として、関数εを次の式(14)で定義する。 Here, since Power [n] is a set value, it is an n constraint condition of n = 1 to N−1, and it is sufficient that the function g can be minimized under this condition. Therefore, by using Lagrange's undetermined constant method, λ 1 ,..., Λ N-1 are real numbers, and the function ε is defined by the following equation (14).
式(14)中の正方行列は実対称行列だから、固有値は実数となり、この最小固有値に対する固有ベクトルを実ベクトルにできる。この固有ベクトルに対してN−1個のλ1〜λN−1を式(12)のN−1個の方程式を満たすように定め、そのときの固有ベクトルは最も小さな関数εを与える。いずれにしても、e[0]〜e[N−1]は実数であり、E[n]∝nとなる。これから、式(3)より、i[n]も実数となり、E[n]∝jnとなる。 Since the square matrix in equation (14) is a real symmetric matrix, the eigenvalue is a real number, and the eigenvector for this minimum eigenvalue can be a real vector. Defines the N-1 lambda 1 to [lambda] N-1 so as to satisfy the (N-1) equations in equation (12) with respect to the eigenvector eigenvectors that time gives the smallest function epsilon. Anyway, e [0] ~e [N -1] is a real number, and E [n] α n. From this, from equation (3), i [n] is also a real number, and E [n] ∝j n .
なお、対象段の前段の電源と対象段の電源の位相差は90度に限らず、各段の供給部が生成する電圧は、前段の供給部が生成する電圧と比べて位相が異なるか、または各段の供給部が生成する電流は、前段の供給部が生成する電流と比べて位相が異なっていてもよい。
というのは、もし、電圧のすべての位相が同一であるとすると、E0〜E4は実数となり、式(1)より電流は純虚数となる。これは各chの電圧と電流の位相が90°ずれていることを指し、各chからのエネルギーの出入りがない。すなわちエネルギー伝送が行われないからである。
また、各段の供給部が生成する電圧は、前段の供給部が生成する電圧と比べて振幅が異なるか、または各段の供給部が生成する電流は、前段の供給部が生成する電流と比べて振幅が異なっていてもよい。
以上のことをまとめると、各段の供給部が生成する電圧は、前段の供給部が生成する電圧と比べて振幅または位相の少なくともいずれかが異なるか、または各段の供給部が生成する電流は、前段の供給部が生成する電流と比べて振幅または位相の少なくともいずれかが異なっていてもよい。
The phase difference between the power supply of the previous stage and the power supply of the target stage is not limited to 90 degrees, and the voltage generated by the supply unit of each stage is different in phase from the voltage generated by the supply unit of the previous stage, Alternatively, the phase of the current generated by the supply unit at each stage may be different from the phase of the current generated by the supply unit at the previous stage.
This is because if all the phases of the voltage are the same, E0 to E4 are real numbers, and the current is a pure imaginary number from Equation (1). This means that the phase of the voltage and current of each channel is shifted by 90 °, and no energy enters or exits from each channel. That is, energy transmission is not performed.
In addition, the voltage generated by the supply unit of each stage is different in amplitude from the voltage generated by the supply unit of the previous stage, or the current generated by the supply unit of each stage is the current generated by the supply unit of the previous stage. The amplitude may be different as compared.
To summarize the above, the voltage generated by the supply unit of each stage is different from the voltage generated by the supply unit of the previous stage in at least one of amplitude or phase, or the current generated by the supply unit of each stage May be different in amplitude and / or phase from the current generated by the supply unit in the previous stage.
本実施形態において、制御部110−0は、各段の電力伝送装置100−nが要求する電力に応じて、それぞれの段の電力伝送装置100−nが備える電源140−nが生成する電圧または電流の値を算出する。そして、制御部110−0は、それぞれの段に対して算出した電圧の値または電流の値を、一例として無線により、対応する段の電力伝送装置に送信させる。そして、各段の電力伝送装置100−nが備える電源140−nは、制御部110−0が算出した電圧の値または電流の値を振幅とする電圧または電流をそれぞれ生成する。
これにより、各電源140−nにかかる電圧または電流の振幅を制御部110−0がそれぞれに対して算出した値とすることで、各インダクタにかかる関数fを小さくすることができるので、電力の伝送ロスを小さくすることができる。
In the present embodiment, the control unit 110-0 generates a voltage generated by the power supply 140-n included in each power transmission device 100-n according to the power required by each power transmission device 100-n or Calculate the current value. Then, the control unit 110-0 causes the voltage value or the current value calculated for each stage to be transmitted to the corresponding stage power transmission apparatus by radio as an example. The power supply 140-n included in each stage of the power transmission device 100-n generates a voltage or a current whose amplitude is the voltage value or the current value calculated by the control unit 110-0.
As a result, the function f applied to each inductor can be reduced by setting the amplitude of the voltage or current applied to each power supply 140-n to the value calculated by the control unit 110-0. Transmission loss can be reduced.
また、本実施形態において、電源(供給部)140−nは、第1のアンテナ部130−n及び第2のアンテナ部150−nに対して並列に挿入されている。また、複数の電力伝送装置に含まれる第1の電力伝送装置の第1のアンテナ部は、該第1の電力伝送装置に隣り合う第2の電力伝送装置の第2のアンテナ部と略平行に配置されている。また、第1の電力伝送装置の第2のアンテナ部は、該第1の電力伝送装置に対して第2の電力伝送装置とは異なる位置で隣り合う第3の電力伝送装置の第1のアンテナ部と略平行に配置されている。 In the present embodiment, the power source (supply unit) 140-n is inserted in parallel with the first antenna unit 130-n and the second antenna unit 150-n. Further, the first antenna unit of the first power transmission device included in the plurality of power transmission devices is substantially parallel to the second antenna unit of the second power transmission device adjacent to the first power transmission device. Has been placed. Further, the second antenna unit of the first power transmission device is a first antenna of the third power transmission device adjacent to the first power transmission device at a position different from that of the second power transmission device. It is arrange | positioned substantially parallel to a part.
また、本実施形態において、対象段の前段の電力伝送装置100−(n−1)が備える第2のアンテナ部150−(n−1)と対象段の電力伝送装置100−nが備える第1のアンテナ部130−nの共振周波数は略等しいことが望ましい。これにより、第2のアンテナ部150−(n−1)が周囲に発生させる磁界により第1のアンテナ部130−nに誘導される誘導電流の周波数と第1のアンテナ部130−nの電流の共振周波数を略等しくすることができる。その結果、前段の電力伝送装置100−(n−1)が備える第2のアンテナ部150−(n−1)が生成した交流磁界を介して当該電力伝送装置100−nが備える第1のアンテナ部130−nへ伝送するエネルギーのロスを少なくすることができる。 In the present embodiment, the second antenna unit 150- (n-1) included in the power transmission device 100- (n-1) in the previous stage of the target stage and the first included in the power transmission device 100-n in the target stage. The resonance frequencies of the antenna units 130-n are preferably substantially equal. As a result, the frequency of the induced current induced in the first antenna unit 130-n by the magnetic field generated by the second antenna unit 150- (n-1) and the current of the first antenna unit 130-n can be reduced. The resonance frequency can be made substantially equal. As a result, the first antenna included in the power transmission device 100-n via the AC magnetic field generated by the second antenna unit 150- (n-1) included in the power transmission device 100- (n-1) in the previous stage. Loss of energy transmitted to the unit 130-n can be reduced.
なお、本実施形態では、電力伝送装置の数を四つとしたが、これに限らず、二つまたは三つでもよいし、五つ以上であってもよい。 In the present embodiment, the number of power transmission devices is four. However, the number is not limited to this, and may be two or three, or may be five or more.
<第2の実施形態>
続いて、第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態における電力伝送システム1bの構成を示す概略ブロック図である。図1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第2の実施形態における電力伝送システム1bは、第1の実施形態における電力伝送システム1と比べて、電力伝送装置が四つから七つに増えたものである。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the power transmission system 1b in the second embodiment. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the power transmission system 1b in the second embodiment, the number of power transmission devices is increased from four to seven compared to the
図9は、第2の実施形態における各電力伝送装置100−n(本実施形態では、nは0から6までの整数)が生成する電力の組の例を七つ示したものである。Power[n]は、電力伝送装置100−nが発生させる電力を意味する。プラスの値は、電力を作り出すことを意味し、マイナスの値は、電力を消費することを意味する。また、全てのパターンにおいて、Power0〜Power6の総和は0である。 FIG. 9 shows seven examples of power sets generated by each power transmission device 100-n (in this embodiment, n is an integer from 0 to 6) in the second embodiment. Power [n] means power generated by the power transmission device 100-n. A positive value means that power is generated, and a negative value means that power is consumed. In all patterns, the sum of Power0 to Power6 is zero.
図10は、各電力伝送装置100−nの電力パターンが図9としたときの、関数f/105をプロットした図である。同図の縦軸は電圧の二条和/105で、横軸はx=√(Power[0]/X)である。図10のグラフ中系列番号は、図9のパターン番号に対応する。同図には、系列1〜7に対応する曲線W31〜W37が示されている。各系列における最小値は横軸が0.95〜1.05の間にある。最小値の平均値は0.985で最小値の標準偏差σは0.038である。よって、最小値±σはx=0.95〜1.02であり、最小値±2σでは0.91〜1.06、最小値±3σでは1.1〜0.95である。したがって、例えば、xが0.91から1.06の間に最小値が95%の確率で存在する。
FIG. 10 is a diagram in which the function f / 10 5 is plotted when the power pattern of each power transmission device 100-n is as shown in FIG. In the figure, the vertical axis is the sum of the two voltages / 10 5 and the horizontal axis is x = √ (Power [0] / X). The sequence numbers in the graph of FIG. 10 correspond to the pattern numbers of FIG. In the figure, curves W31 to W37 corresponding to the
図11は、図10の各系列を当該系列のx=1の値で縦軸の値を規格化したグラフである。同図の縦軸は規格化された関数fで、横軸はx=√(Power[0]/X)である。同図には、系列1〜7に対応する曲線W41〜W47が示されている。同図から、xを0.85〜1.25にとるとほぼ最適値の1.6倍以下の損失となり、損失が抑えられる。また、x=1にすれば最適値の1.05倍以下に損失を抑えられる。
FIG. 11 is a graph in which each series of FIG. 10 is normalized by the value of the vertical axis with the value of x = 1 of the series. In the figure, the vertical axis is the normalized function f, and the horizontal axis is x = √ (Power [0] / X). In the figure, curves W41 to W47 corresponding to the
以上、第2の実施形態において、電力伝送システム1bが備える複数の電力伝送装置のうち一の電力伝送装置100−0がエネルギーを発する段の電力伝送装置である。そして、エネルギーを発する段の電力伝送装置100−0が備える電源(供給部)140−0が生成する電圧は、隣り合う電力伝送装置の一方が備える第1のアンテナ部と他方が備える第2のアンテナ部の結合インピーダンスの虚部の絶対値と、エネルギーを発する段の電力伝送装置以外の電力伝送装置が要求する電力の総和との積の平方根の定数倍(例えば、0.85〜1.25倍)の電圧である。 As described above, in the second embodiment, one power transmission device 100-0 among the plurality of power transmission devices included in the power transmission system 1b is a power transmission device in a stage that emits energy. And the voltage which power supply (supply part) 140-0 with which the power transmission device 100-0 of the stage which emits energy is provided produces | generates the 2nd with which the 1st antenna part with which one of the adjacent power transmission devices is equipped, and the other A constant multiple of the square root of the product of the absolute value of the imaginary part of the coupling impedance of the antenna unit and the sum of the power required by the power transmission device other than the power transmission device in the stage that emits energy (for example, 0.85 to 1.25) Voltage).
<第3の実施形態>
続いて、第3の実施形態について説明する。図12は、第3の実施形態における電力伝送システム1cの構成を示す概略ブロック図である。図1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第3の実施形態における電力伝送システム1cは、第1の実施形態の電力伝送システム1をリーファコンテナ(冷凍コンテナということもある)に応用したものである。第3の実施形態における電力伝送システム1cは、第1の実施形態における電力伝送システム1と比べて、電力伝送装置が四つから三つに減っている。
<Third Embodiment>
Subsequently, a third embodiment will be described. FIG. 12 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the power transmission system 1c according to the third embodiment. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The power transmission system 1c according to the third embodiment is an application of the
電力伝送システム1cは、リーファコンテナ10−0、10−1、10−2の三つのリーファコンテナを備える。各リーファコンテナ10−n(第3の実施形態ではnは、0から2までの整数)は、それぞれ電力伝送装置100c−nとDC冷凍機180−nを備える。電力伝送システム1cは、電力伝送装置を備えるリーファコンテナ10−nが略一列に積み上がったものである。電力伝送装置100c−nを総称して電力伝送装置100cともいう。第3の実施形態ではDC制御のDC冷凍機180−nをリーファコンテナ10−nが搭載することにより、部品の増分を小さくさせ電力伝送効率を向上させる。
なお、図12において、図の記載の便宜上、各リーファコンテナ10−nの間に隙間が存在しているが、この隙間は図示しないがコンテナの足で距離を保っている。
The power transmission system 1c includes three leafer containers 10-0, 10-1, and 10-2. Each leafer container 10-n (n is an integer from 0 to 2 in the third embodiment) includes a
In FIG. 12, there is a gap between each reefer container 10-n for convenience of illustration, but this gap is kept at a distance by the foot of the container although not shown.
各電力伝送装置100c−nは、制御部110c−nと、無線通信部120c−nと、第1のアンテナ部130−nと、電源140−nと、第2のアンテナ部150−nと、リレー160−nと、リレー170−nとを備える。本実施形態では、一例として、各電源140−nは電圧源とする。
Each
電源140−nが商用電源に接続されると、電源140−nは外部電源に接続された旨を制御部110−cに通知する。制御部110c−nは、外部電源に接続された旨の通知を電源140−nから受け取ると、マスターとして動作する。この場合、他の制御部はスレーブとして動作する。本実施形態では、一例として、電源140−0が商用電源に接続されて、制御部110c−0がマスターとして動作するものとして説明する。
When the power supply 140-n is connected to the commercial power supply, the power supply 140-n notifies the control unit 110-c that it is connected to the external power supply. When the
マスターとして動作する制御部110c−0は、各電力伝送装置100c−nが備える電源140−nが生成する電圧の値を決定する。また、制御部110c−0は、例えば、次の段の電力伝送装置100c−1の電源140−1の電圧の位相が自装置の電源140−0の位相より90度早くなるように、電源140−1を駆動するための基準信号を生成する。また、制御部110c−0は、例えば、次の次の段の電力伝送装置100c−2の電源140−2の電圧の位相が自装置の電源140−0の位相より180度早くなるように、電源140−2を駆動するための基準信号を生成する。そして、制御部110c−0は、電源140−1が生成する電圧の値を示す指示情報と電源140−1の駆動信号、無線通信部120c−0から他の無線通信部120c−1へ無線で送信させる。そして、制御部110c−0は、電源140−2が生成する電圧の値を示す指示情報と電源140−2の基準信号を、無線通信部120c−0から他の無線通信部120c−1へ無線で送信させる。
The
一方、スレーブとして動作する他の制御部110c−1は、無線通信部120c−1から受信した指示情報と電源140−1の基準信号を用いて、電源140−1が、その指示情報が示す電圧の値を振幅とし、無線通信部120c−1から受信した基準信号と同期した電圧を生成するよう、電源140−1を制御する。
同様に、スレーブとして動作する他の制御部110c−2は、無線通信部120c−2から受信した指示情報と電源140−2の基準信号を用いて、電源140−2が、その指示情報が示す電圧の値を振幅とし、無線通信部120c−2から受信した基準信号と同期した電圧を生成するよう、電源140−2を制御する。
On the other hand, the
Similarly, the
また、電源140−0が商用電源に接続された場合、マスターとして動作する制御部110c−0は、自装置のリレー160−0を切断する。これにより、余計な第1のアンテナ部130−0に電力を供給しないようにすることができ、無駄な電力消費をなくすことができる。その結果、電力の伝送効率を向上させることができる。また、電源140−0が商用電源に接続された場合、マスターとして動作する制御部110c−0は、自装置とは反対の端の電力伝送装置100c−2のリレー170−2を切断するよう制御する。
When the power supply 140-0 is connected to a commercial power supply, the
以下、リレー170−2の切断制御処理の具体的処理の一例について説明する。まず、自装置とは反対の端の電力伝送装置の判定処理の一例は、以下の通りである。各電力伝送装置100c−nは、不図示の重さ計測部を備える。重さ計測部は、リーファコンテナ10−2の外側の上面にかかる重さを計測する。この場合、例えば、リーファコンテナ10−2の重さ計測部が計測する重さは0である。
よって、例えば、マスターとして動作する制御部110c−0は、他の各電力伝送装置100c−nに対して、重さ計測部が計測した重さを無線で送信するように要求する。制御部110c−0は、例えば、その要求に応じて他の各電力伝送装置100c−nが無線で送信した重さのうち、最も小さい重さを送信した電力伝送装置100c−n(ここでは、電力伝送装置100c−2)を、自装置とは反対の端の電力伝送装置と判定する。以上で、自装置とは反対の端の電力伝送装置の判定処理の一例の説明を終了する。
Hereinafter, an example of a specific process of the disconnection control process of the relay 170-2 will be described. First, an example of the determination process of the power transmission device at the end opposite to the own device is as follows. Each
Therefore, for example, the
次に、自装置とは反対の端の電力伝送装置100c−2のリレー170−2を切断する処理の一例は以下の通りである。制御部110c−0は、例えば、自装置とは反対の端の電力伝送装置100−2が備える無線通信部120c−2へ、リレー170−2を切断するように要求する切断要求情報を無線通信部120c−0から送信する。無線通信部120−2は、例えば無線通信部120c−0から送信された切断要求情報を受信し、受信した切断要求情報を制御部110c−2へ出力する。制御部110c−2は、例えば無線通信部120−2から入力された切断要求情報に応じて、リレー170−2を切断する。これにより、電源140−2が第2のアンテナ部150−2に電力を供給しないようにすることができるので、第2のアンテナ部150−2における無駄な電力消費をなくすことができる。その結果、電力の伝送効率を向上させることができる。以上で、自装置とは反対の端の電力伝送装置100c−2のリレー170−2を切断する処理の一例の説明を終了する。
Next, an example of processing for disconnecting the relay 170-2 of the
リレー170−0は、電源140−0と第2のアンテナ部150−0とを電気的に接続している。これにより、電源140−0は、第2のアンテナ部150−0に電圧を供給する。同様に、リレー170−1は、電源140−1と第2のアンテナ部150−1とを電気的に接続している。これにより、電源140−1は、第2のアンテナ部150−1に電圧を供給する。
また、リレー160−1は、電源140−1と第1のアンテナ部130−1とを電気的に接続している。これにより、電源140−1は、第1のアンテナ部130−1に電圧を供給する。同様に、リレー160−2は、電源140−2と第1のアンテナ部130−2とを電気的に接続している。これにより、電源140−2は、第1のアンテナ部130−2に電圧を供給する。
また、各電源140−nは、対応するDC冷凍機180−nに電圧を供給する。
The relay 170-0 electrically connects the power source 140-0 and the second antenna unit 150-0. Thereby, the power supply 140-0 supplies a voltage to the second antenna unit 150-0. Similarly, the relay 170-1 electrically connects the power supply 140-1 and the second antenna unit 150-1. Thereby, the power supply 140-1 supplies a voltage to the 2nd antenna part 150-1.
Relay 160-1 electrically connects power supply 140-1 and first antenna unit 130-1. Thereby, the power supply 140-1 supplies a voltage to the 1st antenna part 130-1. Similarly, the relay 160-2 electrically connects the power supply 140-2 and the first antenna unit 130-2. Thereby, the power supply 140-2 supplies a voltage to the first antenna unit 130-2.
Moreover, each power supply 140-n supplies a voltage to corresponding DC refrigerator 180-n.
各第1のアンテナ部130−nは、第1の実施形態と同様に、コンデンサ131−nと、インダクタ132−nと寄生抵抗133−nとを備える。各インダクタ132−nは、リーファコンテナ10−nの床面に該床面と略平行に設置されている。
また、各第2のアンテナ部150−nは、第1の実施形態と同様に、コンデンサ151−nと、インダクタ152−nと寄生抵抗153−nとを備える。各インダクタ152−nは、リーファコンテナ10−nの天井に該天井と略平行に設置されている。
これにより、ある段の電力伝送装置100c−nが備える第1のアンテナ部130−nが有するインダクタ152−nと、前段の電力伝送装置100c−(n−1)が備える第2のアンテナ部150−(n−1)が有するインダクタ152−(n−1)とが略並行になっている。
また、例えば、マスターとしての電力伝送装置100c−nの制御部110c−0は、無線通信部120c−0が受信した他のリーファコンテナの情報を用いて、全てのリーファコンテナの情報を自装置の表示部(不図示)に集約して表示させてもよい。これにより、マスターの表示部(不図示)にはスレーブのリーファコンテナの温度などを無線通信により集約表示できる。ゆえに、人がコンテナに上らなくても上部のリーファコンテナの状態を知ることができる。このようにマスターの制御部は、リーファコンテナの情報を複数のリーファコンテナのうちの一台の表示部(不図示)に集約して表示させてもよい。
Each first antenna unit 130-n includes a capacitor 131-n, an inductor 132-n, and a parasitic resistor 133-n, as in the first embodiment. Each inductor 132-n is installed on the floor surface of the leafer container 10-n substantially parallel to the floor surface.
Each second antenna unit 150-n includes a capacitor 151-n, an inductor 152-n, and a parasitic resistance 153-n, as in the first embodiment. Each inductor 152-n is installed on the ceiling of the leafer container 10-n substantially parallel to the ceiling.
Accordingly, the inductor 152-n included in the first antenna unit 130-n included in the
In addition, for example, the
以上、第3の実施形態において、電力伝送システム1cは、電力伝送装置を備えるコンテナが略一列に並んだものである。各第1のアンテナは、第1のインダクタを備え、各第2のアンテナは、第2のインダクタを備える。コンテナは重力がかかる方向と平行に順に積み上げられており、第1のインダクタはコンテナの床面に設置され、第2のインダクタはコンテナの天井に設置され、第2のインダクタは次段のコンテナの第1のインダクタと略平行である。これにより、第2のインダクタと第1のインダクタと略平行で、かつ、第2のインダクタと第1のインダクタとの距離を短くすることができるので、第2のインダクタは次段のコンテナの第1のインダクタへエネルギーを伝送することができる。
また、一番下のコンテナが備える電源が商用電源より有線で電力を供給されている。このため、コンテナヤードや船倉において、上に積まれたコンテナに電力を供給するために新たにインフラを構築する必要がないので、容易に電力伝送システム1cを導入することができる。
また、各段の電源(供給部)は、有線の電力線から電力を取ることが可能である。また、各段の電源(供給部)は、エネルギー伝送に必要ない第1のアンテナ部または第2のアンテナ部に通電しない。
As described above, in the third embodiment, the power transmission system 1c is configured such that the containers including the power transmission devices are arranged in approximately one row. Each first antenna includes a first inductor, and each second antenna includes a second inductor. The containers are stacked in order in parallel with the direction in which gravity is applied. The first inductor is installed on the floor of the container, the second inductor is installed on the ceiling of the container, and the second inductor is installed on the next container. It is substantially parallel to the first inductor. As a result, the distance between the second inductor and the first inductor can be shortened substantially parallel to the second inductor and the first inductor. Energy can be transmitted to one inductor.
In addition, the power source provided in the bottom container is supplied with power from a commercial power source in a wired manner. For this reason, since it is not necessary to construct a new infrastructure in order to supply electric power to the containers stacked on the container yard or the hold, the power transmission system 1c can be easily introduced.
In addition, each stage power supply (supply unit) can take power from a wired power line. Further, the power (supply unit) at each stage does not energize the first antenna unit or the second antenna unit that is not necessary for energy transmission.
なお、第3の実施形態において、リーファコンテナに応用した例を示したが、これに限らず、他のコンテナ(例えば、ベンチレータコンテナ)に応用してもよい。また、コンテナに限らず、電力伝送装置を備える電力消費ユニットが略一列に並んだ構成であってもよい。ここで、複数の電力消費ユニットのうち少なくとも一つの電力消費ユニットは、電力を消費する負荷を備える。
なお、本実施形態では、リーファコンテナ10−nが略一列に積み上がっていたが、水平方向に略一列に並んでいてもよい。このことから、電力伝送装置を備えるコンテナが略一列に並んでいてもよい。
In addition, although the example applied to the leafer container was shown in 3rd Embodiment, you may apply not only to this but another container (for example, ventilator container). Further, not only the container but also a configuration in which the power consumption units including the power transmission device are arranged in a line may be used. Here, at least one of the plurality of power consuming units includes a load that consumes power.
In the present embodiment, the leafer containers 10-n are stacked in approximately one row, but may be aligned in approximately one row in the horizontal direction. From this, the container provided with an electric power transmission apparatus may be located in a line.
なお、各電源140−nが電流源の場合、マスターとしての制御部110c−0は、各電力伝送装置100c−nが備える電源140−nが生成する電圧を決定してもよい。
When each power supply 140-n is a current source, the
なお、自装置とは反対の端の電力伝送装置を判定する処理は、以下の処理であってもよい。無線通信部120c−0は、例えば、他の無線通信部120c−1または120c−2から送信されたパイロット信号を受信する。マスターとして動作する制御部110c−0は、無線通信部120c−0が受信したパイロット信号の受信信号強度を計測する。そして、制御部110c−0は、一例として、受信信号強度が最も小さくなるパイロット信号を送信した無線通信部120c−2を備える電力伝送装置100c−2を自装置とは反対の端の電力伝送装置であると判定してもよい。これにより、リーファコンテナが水平方向に略一列に配置されていたとしても、制御部110c−0は、自装置とは反対の端の電力伝送装置を判定することができる。
In addition, the following process may be sufficient as the process which determines the electric power transmission apparatus of the end opposite to an own apparatus. For example, the
<第4の実施形態>
続いて、第4の実施形態について説明する。図13は、第4の実施形態における電力伝送システム1dの構成を示す概略ブロック図である。図1または図12と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第4の実施形態における電力伝送システム1dは、第1の実施形態における電力伝送システム1と比べて、それぞれの電力伝送装置100d−n(本実施形態ではnは0から4までの整数)の電源140−nが電源140d−nに、制御部110−nが制御部110d−nに変更され、負荷144−nとリレー160−nとリレー170−nが追加されたものになっている。各電源140d−nは、同一のインデックス値を有する負荷144−nに接続されている。
<Fourth Embodiment>
Subsequently, a fourth embodiment will be described. FIG. 13 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a power transmission system 1d according to the fourth embodiment. Elements that are the same as those in FIG. 1 or FIG. Compared with the
図13では、各段の電源140d−nが商用電源からの電力の供給を受けてかつその段の負荷に電力を供給し、なおかつ各段の電源140d−nが第2のアンテナ部150−nに電力を送り、他の電源に接続された負荷にも電力を供給する。
また、リレー160−1が開いているのに対し、リレー160−1〜4は、閉じている。リレー170−0〜3が閉じているのに対し、リレー170−4は開いている。
In FIG. 13, each
Further, the relay 160-1 is open, while the relays 160-1 to 160-4 are closed. While the relays 170-0 to 3 are closed, the relay 170-4 is open.
また、電力伝送装置100d−0は、第1の実施形態における電力伝送装置100−0と比べて、第1のアンテナ部130−0が追加されたものになっている。第1のアンテナ部130−0は、リレー160−0とコンデンサ131−0とインダクタ132−0とが順に直列に接続されており、この回路が電源140d−0に対して並列に挿入されている。具体的な接続関係は以下の通りである。リレー160−0の一端が電源140d−0の一端に接続されている。リレー160−0の他端がコンデンサ131−0の一端に接続されている。コンデンサ131−0の他端がインダクタ132−0の一端に接続されている。インダクタ132−0の他端は、電源140d−0の他端に接続されている。リレー160−0は、コンデンサ131−0と電源140d−0との電気的な接続を切断している。これにより、電源140d−0が、インダクタ132−0へ電圧を供給しないようにすることができ、無駄な電力消費をなくすことができる。
In addition, the power transmission device 100d-0 is obtained by adding a first antenna unit 130-0 as compared to the power transmission device 100-0 in the first embodiment. In the first antenna unit 130-0, a relay 160-0, a capacitor 131-0, and an inductor 132-0 are sequentially connected in series, and this circuit is inserted in parallel to the
また、電力伝送装置100d−4は、第1の実施形態における電力伝送装置100−3と比べて、第1のアンテナ部130−3が第1のアンテナ部130−4に変更され、第2のアンテナ部150−4が追加されたものになっている。第1のアンテナ部130−4は、第1のアンテナ部130−3と同様の構成であるので、その説明を省略する。第2のアンテナ部150−4は、リレー170−4とコンデンサ151−4とインダクタ152−4とが順に直列に接続された直列回路であり、この直列回路が電源140d−4に対して並列に挿入されている。具体的な接続関係は以下の通りである。リレー170−4の一端が電源140d−4の一端に接続されている。リレー170−4の他端がコンデンサ151−4の一端に接続されている。コンデンサ151−4の他端がインダクタ152−4の一端に接続されている。インダクタ152−4の他端は、電源140d−4の他端に接続されている。リレー170−0は、コンデンサ151−4と電源140d−4との電気的な接続を切断している。これにより、電源140d−4が、インダクタ152−4へ電圧を供給しないようにすることができ、無駄な電力消費をなくすことができる。
Further, in the power transmission device 100d-4, compared to the power transmission device 100-3 in the first embodiment, the first antenna unit 130-3 is changed to the first antenna unit 130-4, and the second An antenna unit 150-4 is added. Since the first antenna unit 130-4 has the same configuration as the first antenna unit 130-3, the description thereof is omitted. The second antenna unit 150-4 is a series circuit in which a relay 170-4, a capacitor 151-4, and an inductor 152-4 are sequentially connected in series, and this series circuit is connected in parallel to the
図13において、電源140d−1の回路の詳細が示されている。なお、電源140d−2〜140d−4の構成は、電源140d−1の構成と同じであるので、その説明を省略する。同図において、第1の回路141−1と、第2の回路(コンバーター回路)143−1とを備える。第2の回路143−1は負荷(モーター)144−1をドライブするスイッチング回路であるが、位相が異なる複数の電流を負荷(モーター)144−1に流す時はこの第2の回路143−1が複数になる。ここでは、簡単のためその一つのみが図示されている。
第1の回路141−1は、整流回路142−1、コンデンサC1、コンデンサC2、nMOSトランジスタQ1、及びpMOSトランジスタQ2を備える。コンデンサC1とコンデンサC2とが直列に接続されている第1のコンデンサ回路が整流回路142−1に対して並列に接続されている。また、nMOSトランジスタQ1とpMOSトランジスタQ2とが直列に接続されており、この直列に接続された回路が上述の第1のコンデンサ回路に並列に接続されている。
FIG. 13 shows details of the circuit of the
The first circuit 141-1 includes a rectifier circuit 142-1, a capacitor C1, a capacitor C2, an nMOS transistor Q1, and a pMOS transistor Q2. A first capacitor circuit in which a capacitor C1 and a capacitor C2 are connected in series is connected in parallel to the rectifier circuit 142-1. Further, the nMOS transistor Q1 and the pMOS transistor Q2 are connected in series, and the circuit connected in series is connected in parallel to the first capacitor circuit.
具体的な接続関係は、以下の通りである。コンデンサC1の一端が整流回路142−1の一端及びnMOSトランジスタQ1のソースに、コンデンサC1の他端がコンデンサC2の一端に接続され、更に接点S1を介してインダクタ132−1の他端及びインダクタ152−1の他端に接続されている。コンデンサC2の他端はコンデンサC2の他端は、整流回路142−1の他端及びpMOSトランジスタQ2のソースに接続されている。また、nMOSトランジスタQ1のゲートは、制御部110d−1に接続されている。nMOSトランジスタQ1のドレインは、pMOSトランジスタQ2のドレインに接続され、更に接点S2を介して、リレー160−1の一端とリレー170−1の一端に接続されている。pMOSトランジスタQ2のゲートは、制御部110d−1に接続されている。
The specific connection relationship is as follows. One end of the capacitor C1 is connected to one end of the rectifier circuit 142-1 and the source of the nMOS transistor Q1, the other end of the capacitor C1 is connected to one end of the capacitor C2, and the other end of the inductor 132-1 and the
整流回路142−1は、ダイオードD1〜D4を備える。ダイオードD1のプラス側が商用交流電源の一端とダイオードD4のマイナス側に接続されている。ダイオードD1のマイナス側がダイオードD2のマイナス側、コンデンサC1の一端及びnMOSトランジスタQ1のソースと接続されている。また、ダイオードD2のプラス側は、ダイオードD3のマイナス側と商用電源の他端に接続されている。また、ダイオードD3のプラス側は、ダイオードD4のプラス側とpMOSトランジスタQ2のソースに接続されている。 The rectifier circuit 142-1 includes diodes D1 to D4. The plus side of the diode D1 is connected to one end of the commercial AC power supply and the minus side of the diode D4. The negative side of the diode D1 is connected to the negative side of the diode D2, one end of the capacitor C1, and the source of the nMOS transistor Q1. Further, the plus side of the diode D2 is connected to the minus side of the diode D3 and the other end of the commercial power source. The plus side of the diode D3 is connected to the plus side of the diode D4 and the source of the pMOS transistor Q2.
第2の回路(コンバーター回路)143−1は、負荷144−1に電圧を供給する。第2の回路143−1は、コンデンサC3、コンデンサC4、pMOSトランジスタQ3、及びnMOSトランジスタQ4を備える。コンデンサC3とコンデンサC4とが直列に接続された第2のコンデンサ回路が、pMOSトランジスタQ3とnMOSトランジスタQ4とが直列に接続された回路と並列になっている。また、その第2のコンデンサ回路の両端に負荷(ここでは一例として、モーター)144−1が接続されている。 The second circuit (converter circuit) 143-1 supplies a voltage to the load 144-1. The second circuit 143-1 includes a capacitor C3, a capacitor C4, a pMOS transistor Q3, and an nMOS transistor Q4. The second capacitor circuit in which the capacitor C3 and the capacitor C4 are connected in series is in parallel with the circuit in which the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4 are connected in series. Also, loads (here, a motor) 144-1 are connected to both ends of the second capacitor circuit.
負荷144−1は、例えば、連続制御をおこなう圧縮機である。その場合、コンバーター回路143−1は、圧縮機に電圧を供給する。制御部110d−0は、第1の実施形態の制御部110−0と同様に機能を有するが、以下の点で異なる。制御部110d−0は、無線通信部120−0と無線通信部120−1を介して、コンバーター回路143−1のチョッパー波形の基本周波数を、第2のアンテナ部150d−1がエネルギーを伝送させるために発生させる交流磁界の周波数と同一にする。その際、制御部110d−0は、同期がとれた制御信号で上記チョッパー波形の基本波と上記交流磁界の波形を生成する。
The load 144-1 is, for example, a compressor that performs continuous control. In that case, the converter circuit 143-1 supplies a voltage to the compressor. The
具体的な接続関係は、以下の通りである。コンデンサC3の一端が負荷144−1の一端とpMOSトランジスタQ3のソースに接続されている。コンデンサC3の他端がコンデンサC4の一端に接続され、更にインダクタ132−1の他端とインダクタ152−1の他端に接続されている。また、コンデンサC4の他端がnMOSトランジスタQ4のソースと接続されている。pMOSトランジスタQ3のソースは、制御部110d−1と接続されている。また、pMOSトランジスタQ3のドレインは、nMOSトランジスタQ4のドレインと接続され、更にリレー160−1の一端及びリレー170−1の一端と接続されている。nMOSトランジスタQ4のソースは、制御部110d−1と接続されている。
The specific connection relationship is as follows. One end of the capacitor C3 is connected to one end of the load 144-1 and the source of the pMOS transistor Q3. The other end of the capacitor C3 is connected to one end of the capacitor C4, and further connected to the other end of the inductor 132-1 and the other end of the inductor 152-1. The other end of the capacitor C4 is connected to the source of the nMOS transistor Q4. The source of the pMOS transistor Q3 is connected to the
続いて、第1の回路141−1と第2の回路143−1の動作について説明する。通常は商用電源がOFFモード(受電モード)で動作する。この場合、商用電源は非接続とするためnMOSトランジスタQ1、pMOSトランジスタQ2はオフである。 Subsequently, operations of the first circuit 141-1 and the second circuit 143-1 will be described. Normally, the commercial power supply operates in the OFF mode (power reception mode). In this case, since the commercial power supply is disconnected, the nMOS transistor Q1 and the pMOS transistor Q2 are off.
はじめに電力伝送装置100d−0が送電し、電力伝送装置100d−1〜100d−4が受電する場合を説明する。第2のアンテナ部150−0の両端にかかる電圧(A点の電位−B点の電位)はnMOSトランジスタQ4、pMOSトランジスタQ3のスイッチングのタイミングで変化する。制御部110d−0は、このタイミングを、以下の条件を満たすように決定する。
負荷にかかる直流電圧(C点の電位−D点の電位)は、その負荷について予め決められた電力をその負荷が消費する際の値をとる。各第2のアンテナ部の両端にかかる電圧信号の基本波は、第一の実施形態に示したように、段数が増える毎に90°ずつずれる。これはpMOSトランジスタQ3とnMOSトランジスタQ4のON−OFFの時刻で、位相を調整し、pMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4のデューティをかえることにより実現できる。損失を無視すれば、各第2のアンテナ部の両端にかかる電圧(以下、アンテナ電圧ともいう)は第1の実施形態に示された電圧と同じとなる。
First, a case where the power transmission device 100d-0 transmits power and the power transmission devices 100d-1 to 100d-4 receive power will be described. The voltage applied to both ends of the second antenna unit 150-0 (the potential at the point A-the potential at the point B) changes at the switching timing of the nMOS transistor Q4 and the pMOS transistor Q3. The
The DC voltage applied to the load (potential at point C−potential at point D) takes a value when the load consumes power predetermined for the load. As shown in the first embodiment, the fundamental wave of the voltage signal applied to both ends of each second antenna unit is shifted by 90 ° every time the number of stages increases. This can be realized by adjusting the phase at the time when the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4 are turned on and off, and changing the duty of the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4. If the loss is ignored, the voltage applied to both ends of each second antenna unit (hereinafter also referred to as antenna voltage) is the same as the voltage shown in the first embodiment.
そして、制御部110d−0が決定したpMOSトランジスタQ3とnMOSトランジスタQ4のON−OFFタイミングに基づいて、nMOSトランジスタQ4のゲート、pMOSトランジスタQ3のゲートそれぞれに供給する二つの駆動信号を決定する。そして、決定した基準信号を無線通信部120−0を介して無線で無線通信部120−1へ送信する。無線通信部120−1は、無線通信部120−0から二つの基準信号を受信し、その受信した二つの基準信号を制御部110d−1に出力する。制御部110d−1は、二つの基準信号それぞれに同期した二つの駆動信号を生成し、生成した二つの駆動信号をそれぞれnMOSトランジスタQ4のゲート、pMOSトランジスタQ3のゲートへ供給する。
Then, based on the ON-OFF timing of the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4 determined by the
図14は、タイミングチャートの一例である。同図において、曲線W51及びW55は、pMOSトランジスタQ3の、曲線W52及びW56は、nMOSトランジスタQ4のON/OFFを表している。曲線W53及びW57は、A点の電位−B点の電位(VA―VB)で高調波を含む。また、比較のためにC点の電位を表す直線が示されている。曲線W54及びW58は、それぞれ曲線W53、W57の基本波成分(サイン波)である。 FIG. 14 is an example of a timing chart. In the figure, curves W51 and W55 represent the pMOS transistor Q3, and curves W52 and W56 represent the nMOS transistor Q4 ON / OFF. The curves W53 and W57 include harmonics at the potential at the point A−the potential at the point B (V A −V B ). For comparison, a straight line representing the potential at point C is shown. Curves W54 and W58 are fundamental wave components (sine waves) of curves W53 and W57, respectively.
曲線W51〜W54はpMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4のON時間が短い場合を示し、曲線W55〜W58は長い場合を示す。曲線W51、W52、W55、W56は、簡単のためトランジスタの種類(pMOSかnMOS)に関わらず、+1がON、0がOFFを表す。
例えば、曲線W54に対して曲線W53で減った電圧分の電流が負荷に供給されるので、pMOSトランジスタQ3がON状態のときに電流が負荷に供給される。このことから、pMOSトランジスタQ3のデューティを大きくすれば、すなわちpMOSトランジスタQ3のON時間を長くすれば、負荷に供給する電流を多くすることができる。これにより、pMOSトランジスタQ3のデューティを負荷のデューティに合わせることで、負荷のデューティに応じた電圧を負荷に供給することができる。
Curves W51 to W54 show a case where the ON times of the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4 are short, and curves W55 to W58 show a case where the ON time is long. Curves W51, W52, W55, and W56 represent +1 for ON and 0 for OFF regardless of the type of transistor (pMOS or nMOS) for simplicity.
For example, since the current corresponding to the voltage reduced in the curve W53 with respect to the curve W54 is supplied to the load, the current is supplied to the load when the pMOS transistor Q3 is in the ON state. Therefore, if the duty of the pMOS transistor Q3 is increased, that is, if the ON time of the pMOS transistor Q3 is increased, the current supplied to the load can be increased. Thereby, the voltage according to the duty of the load can be supplied to the load by matching the duty of the pMOS transistor Q3 with the duty of the load.
図15は、第4の実施形態における初段の電力伝送装置100d−0の電源140d−0の回路図の一例である。電源140d−0は、第1の回路141−0と、第2の回路143−0とを備える。図13の電源140d−1と同じ要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
FIG. 15 is an example of a circuit diagram of the
初段の電力伝送装置100d−0の電源140d−0は商用交流電源より有線にて電力の供給を受け、自分自身の負荷144−0に電力を供給し、なおかつ第2のアンテナ部150d−0にも電力を供給する。nMOSトランジスタQ1、pMOSトランジスタQ2、pMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4はすべて基本角周波数w0で動作しており、電源140d−1〜140d−4も同期して動作する。制御部110d−0は、nMOSトランジスタQ1、pMOSトランジスタQ2、pMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4のON/OFFのタイミングを変更させることにより、以下の条件を満足させる。
The
制御部110d−0は、第1の実施形態または第2の実施形態で示したように、電源140d−1から電源140d−4の消費電力に応じて、それぞれ電源140d−1から電源140d−4の両端にかかる電圧の値を決定する。より詳細には、制御部110d−0は、例えば、電源140d−1から電源140d−4の両端にかかる電圧のw0成分の振幅及び位相を決定する。pMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4のゲート電圧の切り替えにより高調波が含まれるので、実際に、電源140d−1から電源140d−4の両端にかかる電圧には、この高周波成分が含まれる。制御部110d−0は、決定した各振幅及び位相を示す情報を、それぞれ他の電力伝送装置100d−1〜100d−4の無線通信部120−1〜120−4へ無線通信部120−0を介して無線で送信させる。これにより、各制御部110d−n(ここではnは1から4までの整数)は、対応する無線通信部120−n(ここではnは1から4までの整数)が受信した情報が示す振幅及び位相の電圧を電源140d−n(ここではnは1から4までの整数)が生成するよう電源140d−n(ここではnは1から4までの整数)を制御する。
これにより、電源140d−1〜140d−4が要求する消費電力を満たす電圧を供給することができる。また、各電源の電圧が前段の電源の電圧の位相より90度進むようにすることができるので、電力伝送効率を向上させることができる。
As shown in the first embodiment or the second embodiment, the
Thereby, the voltage which satisfy | fills the power consumption which the
また、制御部110d−0は、pMOSトランジスタQ3のゲート電圧及びnMOSトランジスタQ4のゲート電圧を変更して、自装置の負荷144−0の所要電力を満足させる。この処理により、pMOSトランジスタQ3のゲート電圧及びnMOSトランジスタQ4のゲート電圧を変更すると、それに伴って電源140d−0の両端にかかる電圧も変化する。この変化による電圧の差異を、制御部110d−0は、nMOSトランジスタQ1及びpMOSトランジスタQ2のON/OFFを変化させて順次小さくしていく。
Further, the
以上、第4の実施形態において、各電源(供給部)140d−nは、複数のスイッチング素子(例えば、pMOSトランジスタQ3、nMOSトランジスタQ4)を備える。そして、制御部110d−0は、該スイッチング素子のスイッチングのタイミングを、各電源(供給部)140d−nが生成する電圧と負荷144−nの要求電圧との電圧値のずれを調整するように決定する。これにより、各電源(供給部)140d−nが生成する電圧を負荷の要求電圧に合わせることができる。
As described above, in the fourth embodiment, each power supply (supply unit) 140d-n includes a plurality of switching elements (for example, the pMOS transistor Q3 and the nMOS transistor Q4). Then, the
なお、MOSトレンジスタQ1〜Q4は、MOSトランジスタに限らずIGBTでもよい。また、これらに限らずスイッチング素子であればよい。 Note that the MOS rangers Q1 to Q4 are not limited to MOS transistors but may be IGBTs. Moreover, what is necessary is just a switching element not only in these.
<第5の実施形態>
続いて、第5の実施形態について説明する。図16は、第5の実施形態における電力伝送システム1eの構成を示す概略ブロック図である。電力伝送システム1eは、電力伝送装置100e−0、100e−1、…100e−N(Nは正の整数)までのN個の電力伝送装置100e−n(本実施形態ではnは1からNまでの整数)を備える。各電力伝送装置100e−nを総称して電力伝送装置100eという。本実施形態では、リーファコンテナが電力伝送装置100eを備えるという例を用いて、電力伝送装置100eの処理を説明する。
<Fifth Embodiment>
Subsequently, a fifth embodiment will be described. FIG. 16 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a power transmission system 1e according to the fifth embodiment. The power transmission system 1e includes
図17は、第5の実施形態における電力伝送装置100eの構成を示す概略ブロック図である。第1の実施形態における図1及び第3の実施形態における図12と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。電力伝送装置100eは、ワイヤレス給電部101と、モーター駆動回路102とを備える。
モーター駆動回路102は、商用電源から電源をとり、インバーター回路にてモーターを駆動させる駆動回路である。モーター駆動回路102自体は、従来のモーター駆動回路である。
FIG. 17 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
The
ワイヤレス給電部101は、CPU111と、無線通信部120cと、第1のアンテナ部130eと、第2のアンテナ部150eと、バッテリー197と、SW(スイッチ)部200とを備える。
CPU111は、第3の実施形態における制御部110cと同様の機能を有する。第1のアンテナ部130eは、コンデンサ131、インダクタ132、電圧検出回路191、電流検出回路192、及びリレー160eを備える。電圧検出回路191の一端がコンデンサC1の一端に接続され、電圧検出回路191の他端が電流検出回路192の一端に接続されている。電流検出回路192の他端は、リレー160eの一端に接続されている。またリレー160eの他端は、SW部200のA+端子とリレー170eの一端に接続されている。電圧検出回路191は、コンデンサC1の一端の電圧を検出する。また、電流検出回路192は、電圧検出回路191からリレー160eへ流れる電流を計測する。リレー160eは、同じ段のモーター駆動回路102が商用電源に接続されている場合、一例としてCPU111により切断される。それ以外の段のリレー160eは、閉じている。リレー160eは、電流切断部であり、本実施形態ではSW部200の切り替えは、モーター駆動回路102の後述するインバーター部230とは同期していない。
The wireless
The
一方、第2のアンテナ部150eは、リレー170e、電流検出回路195、電圧検出回路196、コンデンサ151、及びインダクタ152を備える。リレー170eの他端は、電流検出回路195の一端に、電流検出回路195の他端は電圧検出回路196の一端に接続されている。また、電圧検出回路196の他端はコンデンサ151の一端に接続されている。
商用電源と接続された電力伝送装置を基準として、反対の端に位置する電力伝送装置が備えるリレー170eは、CPU111の制御により開いている。それ以外の電力伝送装置では、リレー170eは閉じている。電流検出回路195は電流を検出する。
On the other hand, the
The
バッテリー197は、例えば、0〜700Vrms、0〜30Arms、50kHzである。バッテリー197は、CPU111と無線通信部120cに、各部が駆動するための駆動電圧を供給する。
SW部200は、モーター駆動回路102の後述するコンバーター部220と後述するインバーター部230の接続ラインから接点S3と接点S4で分岐し接続されている。これにより、SW部200は、コンバーター部220から直流電圧を受け取る。SW部200は、例えば、50kHzで定格電圧1kVで電流が40Aである。
The
The
モーター駆動回路102は、ノイズフィルター210と、コンバーター部220とインバーター(パワートランジスタ)部230と、コンプレッサー(ブラシレスDCモーターまたは圧縮機)240と、ローター磁極位置検出回路250と、CPU(マイコン)260と、シャント抵抗271と、電流検出回路272と、チョッパー制御回路273と、インバーター制御回路274とを備える。
The
ノイズフィルター210は、商用電源から供給された交流電圧(例えば、440V、50/60Hz)のノイズを低減し、低減することで得られたノイズ低減交流電圧をコンバーター部220に供給する。
コンバーター部220は、ノイズフィルター210から供給されたノイズ低減交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をインバーター部230へ供給する。
インバーター部230は、直流電圧を、予め周波数が決められた(例えば、10Hz)のモーター駆動用の交流電圧に変換し、変換後の交流電圧をコンプレッサー240に供給する。
The
The
The
ローター磁極位置検出回路250は、コンプレッサー240のローターの磁極の位置を検出し、検出した位置を示す位置情報をCPU260へ出力する。
シャント抵抗(電流検出抵抗)271の一端はコンバーター部220のマイナスの出力端子に、シャント抵抗(電流検出抵抗)271の他端はインバーター部230のマイナスの入力端子に接続されている。シャント抵抗(電流検出抵抗)271は、コンバーター部220のマイナスの出力端子からインバーター部230のマイナスの入力端子へ流れる電流に応じて生じる電圧が生じる。
The rotor magnetic pole
One end of the shunt resistor (current detection resistor) 271 is connected to the negative output terminal of the
電流検出回路272は、シャント抵抗(電流検出抵抗)271の両端にかかる電圧からコンバーター部220のマイナスの出力端子からインバーター部230のマイナスの入力端子へ流れる電流の値を検出する。電流検出回路272は、検出した電流の値を示す電流値情報をCPU260へ供給する。
CPU260は、チョッパー制御回路273とインバーター制御回路274を制御する。チョッパー制御回路273は、インバーター制御回路274に対してPWM(Pulse Width Modulation Control:パルス幅変調)制御を行う。
インバーター制御回路274は、チョッパー制御回路273からのPWM制御に従って、インバーター部230を制御する。
The
The
The
コンバーター部220は、リアクターL1と、コンデンサC5と、ダイオードD5〜D8、コンデンサC6と、コンデンサC7とを備える。リアクターL1と、コンデンサC5とが並列回路を構成している。リアクターL1の一端及びコンデンサC5の一端がノイズフィルター210に接続されており、リアクターL1の一端及びコンデンサC5の他端がダイオードD5のプラス側及びダイオードD6のマイナス側、ダイオードD7のプラス側及びダイオードD8のマイナス側に接続されている。
コンデンサC6の一端(+端)がダイオードD5のマイナス側、ダイオードD7のマイナス側、及びインバーター部230の一端に接続されている。コンデンサC6の他端(−端)が、コンデンサC7の一端(+端)、ノイズフィルター210の他端、及び接点S5を介してSW部200のA−端子に接続されている。また、コンデンサC7の他端(−端)がダイオードD6のプラス側、ダイオードD8のプラス側に接続されている。
The
One end (+ end) of the capacitor C6 is connected to the negative side of the diode D5, the negative side of the diode D7, and one end of the
続いて、電力伝送装置100eの処理について説明する。一番下のリーファコンテナは商用電源からエネルギーをとり、一番下のリーファコンテナのコンバーター部220は自装置が有するインバーター部230に直流電圧を供給する。それとともに、コンバーター部220は、分岐された電源ラインを介して、DC電圧をSW部200に送る。このときのコンバーター部220が生成するDC電圧は商用電源が作るうる最大電圧である。
Next, processing of the
これにより、SW部200は、パルス幅モジュレーション(PWM)によりコンバーター部220から供給されたDC電圧を所望の電圧に変換し、変換後の電圧をSW部200のA+端子とA−端子の間に供給する。その結果、SW部200は、変換後の電圧を第2のアンテナ部150eに供給することができる。
また、上段のリーファコンテナが直接商用電源から電力の供給を受けない場合、上段のリーファコンテナが備えるワイヤレス給電部101は第1の実施形態に示された電圧を同じ段のインバーター部230に供給する。当該インバーター部230はその電圧を用いて所望の軸力が得られるようにインバーター制御を行う。
As a result, the
When the upper reefer container does not receive power supply directly from the commercial power supply, the wireless
なお、図17において、不図示の電源140−eは、SW部200とコンプレッサー240を除くモーター駆動回路102を備えるものとしてもよい。
In FIG. 17, the power supply 140-e (not shown) may include the
続いて、SW部200の回路の一例について説明する。図18は、SW部200の回路の一例である。同図において、SW部200は、パワーMOSトランジスタQ5〜Q8、ダイオードD5〜D8、電流検出部201、及び電圧検出部202を備える。Q5〜Q8はそれぞれp、n、n、pチャンネルのMOSトランジスタである。
Next, an example of the circuit of the
SW部200の回路の接続関係は、以下の通りである。ダイオードD5のプラス側が、ダイオードD7のマイナス側及びDC+端子(図17参照)に接続されている。ダイオードD5のマイナス側が、パワーMOSトランジスタQ5のドレインに接続されている。パワーMOSトランジスタQ5〜Q8のゲートは、CPU111に接続されている。また、パワーMOSトランジスタQ5のソースは接点S6に接続されている。接点S6は、電流検出部201のマイナス端子、パワーMOSトランジスタQ5及びQ6のソース、及び接点S7に接続されている。接点S7は、パワーMOSトランジスタQ7及びQ8のソースに接続されている。パワーMOSトランジスタQ6のドレインは、ダイオードD6のプラス側に接続されている。ダイオードD6のマイナス側は、ダイオードD8のプラス側とDC−端子(図17参照)に接続されている。
The connection relationship of the circuit of the
ダイオードD7のマイナス側は、パワーMOSトランジスタQ7のドレインに接続されている。パワーMOSトランジスタQ8のドレインは、ダイオードD8のマイナス側に接続されている。電流検出部201は、プラス側がA+端子(図17参照)及び電圧検出部202の一端に接続されている。電圧検出部202の他端は、A−端子(図17参照)に接続されている。
The negative side of the diode D7 is connected to the drain of the power MOS transistor Q7. The drain of the power MOS transistor Q8 is connected to the negative side of the diode D8. The
パワーMOSトランジスタQ5及びQ6は第2のアンテナ部150eに電力を送るときに動作し、パワーMOSトランジスタQ7及びQ8は電力を受けるときに動作する。Q5〜Q8のON/OFFの制御は図中の他のコンテナが備えるCPUと連携し、位相を調整しながら自コンテナが備えるCPU111が行う。
The power MOS transistors Q5 and Q6 operate when power is sent to the
図19は、各パワーMOSトランジスタのON時の機能を示す表である。ただし、パワーMOSトランジスタQ5〜Q8はすべてOFF状態か、ただ一つだけON状態にあり、2個以上が同時にONすることはない。第2のアンテナ部150eに電力を送電するときに、コンデンサC6が放電しているときは、CPU111は、パワーMOSトランジスタQ5をON状態にし、他のパワーMOSトランジスタQ6〜Q8をOFF状態にする。また、第2のアンテナ部150eに電力を送電するときに、コンデンサC7が放電しているときは、パワーMOSトランジスタQ6をON状態にし、他のパワーMOSトランジスタQ5、Q7、Q8をOFF状態にする。
FIG. 19 is a table showing the function when each power MOS transistor is ON. However, the power MOS transistors Q5 to Q8 are all in the OFF state, or only one is in the ON state, and two or more are not simultaneously turned on. When power is transmitted to the
一方、第1のアンテナ部130eから電力を受電するときに、コンデンサC6が充電しているときは、CPU111は、パワーMOSトランジスタQ7をON状態にし、他のパワーMOSトランジスタQ5、Q6、Q8をOFF状態にする。また、第1のアンテナ部130eから電力を受電するときに、コンデンサC7が充電しているときは、CPU111は、パワーMOSトランジスタQ8をON状態にし、他のパワーMOSトランジスタQ5〜Q7をOFF状態にする。
On the other hand, when receiving power from the
以上、第5の実施形態において、一番下のリーファコンテナは商用電源からエネルギーをとり、一番下のリーファコンテナのコンバーター部220は自装置が有するインバーター部230に直流電圧を供給する。それとともに、コンバーター部220は、分岐された電源ラインを介して、DC電圧をSW部200に送る。これにより、SW部200は、パルス幅モジュレーション(PWM)によりコンバーター部220から供給されたDC電圧を所望の電圧に変換し、変換後の電圧をSW部200のA+端子とA−端子の間に供給する。その結果、SW部200は、変換後の電圧を第2のアンテナ部150eに供給することができる。
As described above, in the fifth embodiment, the lowermost leafer container takes energy from the commercial power source, and the
また、上段のリーファコンテナが直接商用電源から電力の供給を受けない場合、上段のリーファコンテナが備えるワイヤレス給電部101は第1の実施形態に示された電圧を上段のリーファコンテナが備えるインバーター部230に供給する。当該インバーター部230はその電圧を用いて所望の軸力が得られるようにインバーター制御を行う。これにより、上段のリーファコンテナのコンプレッサー240を駆動することができる。
When the upper reefer container is not directly supplied with power from the commercial power supply, the wireless
続いて、第5の実施形態の変形例について説明する。図17のモーター駆動回路102で、インバーター部230の電圧は固定値であるほうが、制御が単純で安定化する。従って、第1の実施形態または第2の実施形態2のように電圧が変化するシステムよりも望ましい場合がある。そこで、例えば、電力伝送装置100e―0が備えるCPU111は、各段の電圧を固定し、電圧の位相差を変化させる。ここで、各段に共通の電圧の絶対値をV≧0とするとn≧1なる各段で消費される電力−Power[n]は、次の式(15)で表される。ここで、Power[n]は発するエネルギーなので消費される電力は−Power[n])と表す。
Subsequently, a modification of the fifth embodiment will be described. In the
−Power[n]=V2/Xsin(φn−φn−1)−V2/Xsin(φn+1−φn)
=V2/X{sin(φn−φn−1)−sin(φn+1−φn)} …式(15)
-Power [n] = V 2 / Xsin (φ n -φ n-1) -
= V 2 / X {sin ( φ n -φ n-1) -sin (φ n + 1 -φ n)} ... (15)
ここで、Xは各第1のアンテナ部または各第2のアンテナ部のリアクタンスで、φnをn段目の電圧位相である。式(15)の一段目の第1項は、各電力伝送装置100d−nが、前段から受信した電力であり、第2項は次段へ送信する電力である。なお、n=Nの場合、第二項はない。ここで、n段目の電力伝送装置100d−nでエネルギーPower[n]を消費することから、エネルギーPower[n]は0以上であるので、次の式(16)が成り立つ。 Here, X is the reactance of each first antenna part or each second antenna part, and φ n is the voltage phase of the nth stage. The first term in the first stage of equation (15) is the power received by each power transmission device 100d-n from the previous stage, and the second term is the power transmitted to the next stage. When n = N, there is no second term. Here, since the energy Power [n] is consumed by the n-th stage power transmission device 100d-n, since the energy Power [n] is 0 or more, the following equation (16) is established.
sin(φn−φn−1)− sin(φn+1−φn)≧0 1≦n≦N−1
sin(φn−φn−1)≧0 n=N …式(16)
sin (φ n −φ n−1 ) −sin (φ n + 1 −φ n ) ≧ 0 1 ≦ n ≦ N−1
sin (φ n −φ n−1 ) ≧ 0 n = N Equation (16)
このことから、送信をn=0としてすべてのnで、1≧sin(φn−φn−1)≧sin(φn+1−φn)≧0をみたす。すなわち、エネルギーの送信段を最前段として、対象段の供給部が生成する電圧の位相から前段の供給部が生成する電圧の位相を引いた位相差の正弦が、上記対象段の段数を経る毎に順次減少する。 From this, transmission is set to n = 0, and 1 ≧ sin (φ n −φ n−1 ) ≧ sin (φ n + 1 −φ n ) ≧ 0 is satisfied for all n . That is, every time the energy transmission stage is the front stage, the sine of the phase difference obtained by subtracting the phase of the voltage generated by the previous stage supply unit from the phase of the voltage generated by the target stage supply unit passes through the number of stages of the target stage. It decreases gradually.
例えば、最前段の電力伝送装置100e―0が備えるCPU111は、全ての段の電源(供給部)140−nが生成する電圧の絶対値が等しくなるよう電源(供給部)140−nを制御する。その一方で、例えば、最前段の電力伝送装置100e―0が備えるCPU111は、エネルギーの送信段を最前段として、対象段の供給部が生成する電圧の位相から前段の供給部が生成する電圧の位相を引いた位相差の正弦が、上記対象段の段数を経る毎に順次減少するように、前記位相差を変化させるよう各電源(供給部)140−nを制御する。
For example, the
以上、第5の実施形態の変形例において、全ての段の電源(供給部)140−nが生成する電圧の絶対値が等しい。その一方で、エネルギーの送信段を最前段として、対象段の供給部が生成する電圧の位相から前段の供給部が生成する電圧の位相を引いた位相差の正弦が、上記対象段の段数を経る毎に順次減少する。 As described above, in the modification of the fifth embodiment, the absolute values of the voltages generated by the power supplies (supply units) 140-n in all stages are equal. On the other hand, the sine of the phase difference obtained by subtracting the phase of the voltage generated by the supply unit of the previous stage from the phase of the voltage generated by the supply unit of the target stage, with the energy transmission stage as the front stage, represents the number of stages of the target stage. It decreases sequentially as it passes.
<第6の実施形態>
続いて、第6の実施形態について説明する。電源の位相を電力伝送装置の段数を経る毎に90°ずつずらす方式では要求電圧は負荷により変動するために受電した電圧で負荷を動作させることは困難である場合がある。そのためには要求電圧を一定にして位相を変える方式があるが、この方式は必要以上に電圧を上げるために効率が悪い。そこで、本実施形態はその問題を解決する。
<Sixth Embodiment>
Subsequently, a sixth embodiment will be described. In a method in which the phase of the power supply is shifted by 90 ° every time the number of stages of the power transmission device passes, it may be difficult to operate the load with the received voltage because the required voltage varies depending on the load. For this purpose, there is a method of changing the phase while keeping the required voltage constant, but this method is inefficient because the voltage is increased more than necessary. Therefore, this embodiment solves that problem.
図20は、第6の実施形態における電力伝送システム1fの構成を示す概略ブロック図である。電力伝送システム1fは、リーファコンテナ10f−0、10f−1、…10f−N(Nは正の整数)までのN個のリーファコンテナ10f−n(本実施形態ではnは1からNまでの整数)を備える。各リーファコンテナ10f−nは、同一インデックス値を有する電力伝送装置100f−nを備える。各電力伝送装置100f−nを総称して電力伝送装置100fという。第6の実施形態では、一例としてリーファコンテナ10f−nがインデックスnが小さい順に積み上げられているものとし、リーファコンテナ10f−0が一番下に設置され、リーファコンテナ10f−nが一番上に設置されている。
FIG. 20 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a power transmission system 1f according to the sixth embodiment. The power transmission system 1f includes
図21は、第6の実施形態における電力伝送装置100fの構成を示す概略ブロック図である。第4の実施形態における図13及び図17と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。電力伝送装置100fは、制御部110f、無線通信部120f−n、第1のアンテナ部130f、第1の可変容量スイッチ部165、第2のアンテナ部150f、コンデンサ145、DC電源140f、インバーター電源230f及び負荷144−nを備える。第1の可変容量スイッチ部165は、コンデンサ134、コンデンサ135、第1スイッチ部161、及び第2スイッチ部164を備える。第2の可変容量スイッチ部175は、コンデンサ154、コンデンサ155、第3スイッチ部171、第4スイッチ部174を備える。DC電源140fは、ノイズフィルター210、及びコンバーター部220を備える。第1のアンテナ部130fは、インダクタ132を備える。第2のアンテナ部150fは、インダクタ152を備える。第1の可変容量スイッチ部165と第2の可変容量スイッチ部175は高速のスイッチング機能を有する。
FIG. 21 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
無線通信部120f−nそれぞれは、対応する第4の実施形態における無線通信部120d−nと同様の構成であるので、その説明を省略する。インバーター電源230fは、図17におけるインバーター部230と同様の構成であるので、その説明を省略する。また、負荷144−nにかかる電圧の最適な範囲は、一例として345V〜690Vの範囲である。
第1の可変容量スイッチ部165は、第1のアンテナ部としてのインダクタ132に並列に接続される容量を切り替える。第2の可変容量スイッチ部175は、第2のアンテナ部としてのインダクタ152に接続される容量を切り替える。
Each of the
The first variable
制御部110fは、第4の実施形態における制御部110d−nと同様の機能を有するが、以下の点で異なる。制御部110fは、第1スイッチ部161、第2スイッチ部164、第3スイッチ部171及び第4スイッチ部174へスイッチを制御する制御信号を出力する。
The
コンデンサ134の一端は、インダクタ132の一端とコンデンサ135の一端に接続されている。コンデンサ134の他端は、第1スイッチ部161のA端子に接続されている。コンデンサ134の容量は、一例として2C/3である。
コンデンサ135の一端は、インダクタ132とコンデンサ134の一端に接続されている。コンデンサ135の他端は、第2スイッチ部164のA端子に接続されている。コンデンサ135の容量は、一例としてC/3である。
One end of the
One end of the
第1スイッチ部161のA端子はコンデンサ134に接続されている。第1スイッチ部161のB端子は、第2スイッチ部164のB端子、コンデンサ145の一端、第3スイッチ部171のB’端子、及び第4スイッチ部174のB’端子に接続されている。第1スイッチ部161のC端子は、インダクタ132の他端、第2スイッチ部164のC端子、コンデンサ145の他端、第3スイッチ部171のC’端子、第4スイッチ部174のC’端子、及びインダクタ152の他端に接続されている。
The A terminal of the
第2スイッチ部164のA端子はコンデンサ135に接続されている。第2スイッチ部164のB端子は、第1スイッチ部161のB端子、コンデンサ145の一端、第3スイッチ部171のB’端子、及び第4スイッチ部174のB’端子に接続されている。第1スイッチ部164のC端子は、インダクタ132の他端、第1スイッチ部161のC端子、コンデンサ145の他端、第3スイッチ部171のC’端子、第4スイッチ部174のC’端子、及びインダクタ152の他端に接続されている。
The A terminal of the
第3スイッチ部171のA’端子はコンデンサ154に接続されている。第3スイッチ部171のB’端子は、第1スイッチ部161のB端子、第2スイッチ部164のB端子、コンデンサ145の一端、及び第4スイッチ部174のB’端子に接続されている。第3スイッチ部171のC’端子は、インダクタ132の他端、第1スイッチ部161のC端子、第2スイッチ部164のC端子、コンデンサ145の他端、第3スイッチ部174のC’端子、及びインダクタ152の他端に接続されている。
The A ′ terminal of the
第4スイッチ部174のA’端子はコンデンサ155に接続されている。第4スイッチ部174のB’端子は、第1スイッチ部161のB端子、第2スイッチ部164のB端子、コンデンサ145の一端、及び第3スイッチ部171のB’端子に接続されている。第4スイッチ部174のC’端子は、インダクタ132の他端、第1スイッチ部161のC端子、第2スイッチ部164のC端子、コンデンサ145の他端、第3スイッチ部171のC’端子、及びインダクタ152の他端に接続されている。
The A ′ terminal of the
コンデンサ154の一端は、第3スイッチ部171のA’端子に接続されている。一方、コンデンサ154の他端は、コンデンサ155の他端及びインダクタ152に接続されている。コンデンサ154の容量は、一例として2C/3である。
コンデンサ155の一端は、第4スイッチ部174のA’端子に接続されている。一方、コンデンサ155の他端は、コンデンサ154の他端及びインダクタ152に接続されている。コンデンサ155の容量は、一例としてC/3である。
One end of the
One end of the
コンデンサ145は、電圧を平滑するために設けられている。コンデンサ145の一端は、第1スイッチ部161のB端子及び第3スイッチ部171のB’端子に接続されている。コンデンサ145の他端は、インダクタ132及びインダクタ152に接続されている。
The
図22は、第1スイッチ部161の構成を示す概略ブロック図である。第1スイッチ部161は、第1トランジスタ162と、第2トランジスタ163とを備える。第1トランジスタ162は、一例としてpMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。第1トランジスタ162において、D1端子を介してゲートGに入力される電圧が予め決められた電位より低いレベル(L)の場合、ソース(S)とドレイン(D)が導通する。このソース(S)とドレイン(D)が導通した状態をON状態ともいう。ON状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ132の一端とコンデンサ145の一端との間で、コンデンサ134が直列に挿入される。一方、OFF状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ132と並列にコンデンサ134が挿入される。
FIG. 22 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the
図22の第2トランジスタ163は、一例としてnMOSFETである。第2トランジスタ163において、D2端子を介してゲートGに入力される電圧が予め決められた電位より高いレベル(H)の場合、ソース(S)とドレイン(D)が導通する。このソース(S)とドレイン(D)が導通した状態をON状態ともいう。ON状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ132の一端とコンデンサ145の一端との間で、コンデンサ135が直列に挿入される。一方、OFF状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ132と並列にコンデンサ135が挿入される。
なお、第2スイッチ部164の構成は、第1スイッチ部161の構成と同一であるので、その説明を省略する。
The
Note that the configuration of the
図23は、第3スイッチ部171の構成を示す概略ブロック図である。第3スイッチ部171は、第3トランジスタ172と、第4トランジスタ173とを備える。第3トランジスタ172は、一例としてnMOSFETである。第3トランジスタ172においてD1’端子を介してゲートGに入力される電圧が予め決められた電位より高いハイレベル(H)の場合、ソース(S)とドレイン(D)が導通しON状態になる。ON状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ152の一端とコンデンサ145の一端との間で、コンデンサ154が直列に挿入される。一方、OFF状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ152と並列にコンデンサ154が挿入される。
FIG. 23 is a schematic block diagram showing the configuration of the
図23の第4トランジスタ173は、一例としてpMOSFETである。第4トランジスタ173においてD1’端子を介してゲートGに入力される電圧が予め決められた電位より低いローレベル(L)の場合、ソース(S)とドレイン(D)が導通しON状態になる。ON状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ152の一端とコンデンサ145の一端との間で、コンデンサ155が直列に挿入される。一方、OFF状態に遷移した結果、図21におけるインダクタ152と並列にコンデンサ155が挿入される。なお、第4スイッチ部174の構成は、第3スイッチ部171の構成と同一であるので、その説明を省略する。
The
例えば一番下に設置されているリーファコンテナ10f−0が備える電力伝送装置100f−0の制御部110fは、第1スイッチ部161と第2スイッチ部164の双方のD1端子の電圧をハイレベル(H)にする。これにより、制御部110fは第1スイッチ部161と第2スイッチ部164の双方でA端子とB端子を導通させないので、エネルギー伝送に関係のない電力伝送装置100f−0が備えるインダクタ132に電流を供給しないようにすることができ、インダクタ132の通電を停止することができる。同様に、例えば一番上に設置されているリーファコンテナ10f−nが備える電力伝送装置100f−nの制御部110fは、第3スイッチ部171と第4スイッチ部174の双方のD1端子の電圧をローレベル(L)にする。これにより、制御部110fは第3スイッチ部171と第4スイッチ部174の双方でA端子とB端子を導通させないので、エネルギー伝送に関係のない電力伝送装置100f−0が備えるインダクタ152に電流を供給しないようにすることができ、インダクタ152の通電を停止することができる。
For example, the
図24は、電力伝送システム1fが4段の場合の電力伝送システム1fの概略等価回路である。電力伝送システム1fの概略等価回路は、電力伝送装置100f−0〜100f−4の等価回路を備える。電力伝送装置100f−0の等価回路は、容量がC0’のコンデンサ303とインダクタンスがLのインダクタ304とが並列に接続された並列回路と、容量がC0”のコンデンサ302と、電圧がE0(実行値)の高周波(たとえば50kHz)の電源301とが直列に接続された回路である。
FIG. 24 is a schematic equivalent circuit of the power transmission system 1f when the power transmission system 1f has four stages. The schematic equivalent circuit of the power transmission system 1f includes equivalent circuits of the
電力伝送装置100f−1の等価回路において、インダクタンスがLのインダクタ311の一端が、容量がC1’のコンデンサ312の一端及び容量がC1”のコンデンサ313の一端に接続されている。コンデンサ313の他端が、電圧(実行値)がE1の高周波(たとえば50kHz)の電源314の一端及び容量がC1”のコンデンサ315の一端に接続されている。コンデンサ315の他端が、容量がC1’のコンデンサ316の一端及びインダクタンスがLのインダクタ317の一端に接続されている。コンデンサ316の他端が、インダクタ311の他端、コンデンサ312の他端、電源314の他端、及びインダクタ317の他端に接続されている。図24では例えばコンデンサ313とコンデンサ315の容量が同一であり、コンデンサ312とコンデンサ316の容量も同一である。これは制御パラメーターが少ないので制御しやすいが、これらは互いに異なってもよい。
In the equivalent circuit of the
電力伝送装置100f−2の等価回路において、インダクタンスがLのインダクタ321の一端が、容量がC2’のコンデンサ322の一端及び容量がC2”のコンデンサ323の一端に接続されている。コンデンサ323の他端が、電圧(実行値)がE2の高周波(たとえば50kHz)の電源324の一端及び容量がC2”のコンデンサ325の一端に接続されている。コンデンサ325の他端が、容量がC2’のコンデンサ326の一端及びインダクタンスがLのインダクタ327の一端に接続されている。コンデンサ326の他端が、インダクタ321の他端、コンデンサ322の他端、電源324の他端、及びインダクタ327の他端に接続されている。
In the equivalent circuit of the
電力伝送装置100f−3の等価回路において、インダクタンスがLのインダクタ331と容量がC3’のコンデンサ322とが並列に接続された並列回路と、容量がC3”のコンデンサ333と、電圧がE3(実行値)の高周波(たとえば50kHz)の電源334とが直列に接続されている。
In the equivalent circuit of the
図25は、図24の概略等価回路を別の形式で表した等価回路である。同図における電力伝送システム1fの等価回路は、電力伝送装置100f−0〜100f−4の等価回路を備える。図25の等価回路は、図24の概略等価回路に比べて、インダクタに並列に挿入されたコンデンサがなくなり、インダクタに直列に挿入されたコンデンサの容量がその分増加し、電源の電圧Enが電圧En’に変更されたものになっている。ここで、電圧En’はEnCn”/(Cn’+Cn”)である。
FIG. 25 is an equivalent circuit representing the schematic equivalent circuit of FIG. 24 in another form. The equivalent circuit of the power transmission system 1f in the figure includes equivalent circuits of the
具体的には、電力伝送装置100f−0に等価回路において、電源301bと、コンデンサ302bと、インダクタ304とが直列に接続されている。
電力伝送装置100f−1に等価回路において、インダクタ311の一端とコンデンサ313bの一端が接続されている。コンデンサ313bの他端が電源314bの一端及びコンデンサ315bの一端に接続されている。また、インダクタ311の他端と電源314bの他端とが接続されている。コンデンサ315bの他端は、インダクタ317の一端と接続されている。インダクタ317の他端は、電源314bの他端及びインダクタ311の他端と接続されている。
Specifically, a
In the equivalent circuit, one end of an
電力伝送装置100f−2に等価回路において、インダクタ321の一端とコンデンサ323bの一端が接続されている。コンデンサ323bの他端が電源324bの一端及びコンデンサ325bの一端に接続されている。また、インダクタ321の他端と電源324bの他端とが接続されている。コンデンサ315bの他端は、インダクタ327の一端と接続されている。インダクタ327の他端は、電源324bの他端及びインダクタ321の他端と接続されている。
電力伝送装置100f−3に等価回路において、インダクタ331と、コンデンサ333bと、電源334bとが直列に接続されている。
In the equivalent circuit, one end of an
In an equivalent circuit of the
図26は、電力伝送システム1fが4段の電力伝送装置を備える場合に、必要となる伝送パワー、そのときの最適な電源の電圧及び最適な電流の一例を示す表である。同図において、伝送効率が最大になるときの図25の等価回路における電源の電圧(以下、最適電圧ともいう)En’と電源から流れ出す電流In’が示されている。同図において、ケース(Case)0とケース(Case)1の二つの場合について示されている。伝送パワーは、プラスでパワーを供給することを示し、マイナスでパワーを受け取ることを示す。よって、インデックスnが0の電力伝送装置100f−0がパワーを供給し、他の電力伝送装置100f−1〜100f−3がそのパワーを受け取る。電流は、負荷144−nへ流れ出す電流を正にしている。
FIG. 26 is a table showing an example of required transmission power, the optimum power supply voltage, and the optimum current when the power transmission system 1f includes a four-stage power transmission device. In the same figure, the power supply voltage (hereinafter also referred to as the optimum voltage) E n ′ and the current I n ′ flowing from the power supply in the equivalent circuit of FIG. 25 when the transmission efficiency is maximized are shown. In the figure, two cases of case (Case) 0 and case (Case) 1 are shown. The transmission power indicates that power is supplied with a positive value, and indicates that power is received with a negative value. Therefore, the
同図のケース1での最大電圧が670Vで、ケース2の最小電圧が134Vである。この電圧の範囲が、負荷144−nへの入力電圧の範囲となる。これにより、リーファコンテナが詰まれる順番によっては、負荷144−nへの入力電圧は最小で134Vとなり、最大で670Vとなる。負荷144−nにインバーター230が接続されているので、ある程度、入力電圧の変動に対応することができるが、670Vから134Vまでといった大きな電圧変動に追従することは困難である。
そこで、本実施形態における制御部110fは、段数(インデックスn)に応じて、第1スイッチ部161及び第2スイッチ部164を制御して、インダクタ132に並列なコンデンサの容量C1’を変更する。また、制御部110fは、段数(インデックスn)に応じて、第3スイッチ部171及び第4スイッチ部174を制御して、インダクタ152に並列なコンデンサの容量C2’を変更する。
The maximum voltage in
Therefore, the
図27は、最適電圧En’と、各コンデンサの容量と、負荷の入力電圧Enとの組の一例である。同図において、最適電圧En’が115〜230Vの場合、容量Cn”が(1/3)C、容量Cn’が(2/3)C、負荷の入力電圧Enが345〜690Vであることが示されている。これは、負荷の入力電圧Enは、En’=EnCn”/(Cn’+Cn”)に最適電圧En’=115または230V、容量Cn”=(1/3)C、及び容量Cn’=(2/3)Cを代入して得られたものである。 27, the optimal voltage E n ', which is an example of a set of the capacitance of each capacitor, and the input voltage E n of the load. In the figure, 'If the 115~230V, capacitance C n "is (1/3) C, capacitor C n' optimum voltage E n is (2/3) C, the input voltage E n of the load 345~690V This indicates that the input voltage E n of the load is E n ′ = E n C n ″ / (C n ′ + C n ″) and the optimum voltage E n ′ = 115 or 230 V, the capacity This is obtained by substituting C n ″ = (1/3) C and capacitance C n ′ = (2/3) C.
続いて図26の例を用いて、制御部110fの処理を説明する。例えば、最適電圧En’が115〜230Vである場合、制御部110fは、第1スイッチ部161をOFF状態、第2スイッチ部164をON状態にして、インダクタ132に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”をC/3とし、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’を2C/3とする。更に制御部110fは、第3スイッチ部171をOFF状態、第4スイッチ部174をON状態にして、インダクタ152に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”をC/3とし、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’を2C/3とする。
Next, processing of the
例えば、最適電圧En’が230〜460Vである場合、制御部110fは、第1スイッチ部161をON状態、第2スイッチ部164をOFF状態にして、インダクタ132に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”を2C/3とし、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’をC/3とする。更に制御部110fは、第3スイッチ部171をON状態、第4スイッチ部174をOFF状態にして、インダクタ152に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”を2C/3とし、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’をC/3とする。
For example, when the optimum voltage E n ′ is 230 to 460 V, the
例えば、最適電圧En’が460〜690Vである場合、制御部110fは、第1スイッチ部161をON状態、第2スイッチ部164をON状態にして、インダクタ132に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”をCとし、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’を0とする。更に制御部110fは、第3スイッチ部171をON状態、第4スイッチ部174をON状態にして、インダクタ152に直列に接続されるコンデンサの容量Cn”をCとし、インダクタ152に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’を0とする。このようにすることで、負荷の入力電圧Enを345Vから690Vの範囲に設定することができる。
For example, when the optimum voltage E n ′ is 460 to 690 V, the
以下に、インバーター電源230fの入力端子にかかる電圧が変更される原理について図24のインダクタ311〜電源314の部分を例にとり説明する。例えば、制御部110fは、図21におけるインダクタ132に並列なコンデンサの容量C1’を小さくする(例えば0にする)ことで、電力伝送装置100f−nをインダクタ132とコンデンサの直列共振回路に近づける。図24において、直列共振回路では、インダクタ311にかかる電圧と反対符号の電圧がコンデンサ313にかかるので、インダクタ311にかかる電圧が大きくても電源314にかかる電圧が小さくなり、ひいてはインバーター入力端子にかかる電圧が小さくなる。
Hereinafter, the principle of changing the voltage applied to the input terminal of the
一方、例えば、制御部110fは、図21におけるインダクタ132に並列なコンデンサの容量C1’を大きくする(例えば、容量C1’をCとする)ことで、電力伝送装置100f−nをインダクタ132とコンデンサの並列共振回路とする。図24において、並列共振回路では、前述のようにインダクタ311にかかる電圧をキャンセルするコンデンサ313がなくなるまたはその容量が小さくなるので、インダクタ311にかかる電圧は直接電源314にかかる電圧と等しくなる。このため直列共振回路の場合と比較して相対的に電源314にかかる電圧を増やすことができる。
On the other hand, for example, the
以上、第6の実施形態において、制御部110fは、インバーター電源230fの入力端子にかける最適な電圧を参照して、第1スイッチ部161及び第2スイッチ部164を制御して、インダクタ132に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’及びインダクタ132に直列に接続されているコンデンサの容量Cn”を変更する。また、制御部110fは、第3スイッチ部171及び第4スイッチ部174を制御して、負荷144−nにかける最適な電圧を参照して、インダクタ152に並列に接続されるコンデンサの容量Cn’及びインダクタ132に直列に接続されているコンデンサの容量Cn”を変更する。これにより、制御部110fは、負荷140−nの入力電圧を予め決めた範囲にすることができるので、負荷に適切な電圧を供給することができる。この結果、例えば負荷がモーターの場合、制御部110fは、モーターを適切に駆動することができる。
As described above, in the sixth embodiment, the
このことから、第6の実施形態における電力伝送装置100f−nにおいて、第1の可変容量スイッチ部165は、第1のアンテナ部130fに並列に接続される容量を切り替える。第2の可変容量スイッチ部175は、第2のアンテナ部150fに並列に接続される容量を切り替える。制御部110fは、制御部110fが含まれる当該電力伝送装置100f−nの段数に応じて、第1の可変容量スイッチ部165による切り替え及び第2の可変容量スイッチ部175による切り替えを制御する。
From this, in the
なお、本実施形態では、インダクタ132またはインダクタンス152に並列に挿入可能なコンデンサの数を二つとしたが、これに限らず、一つでもよいし、三つ以上であってもよい。コンデンサの数がU個の場合、例えばU個のコンデンサの容量は、20/(2U―1)、…、2U−1/(2U―1)であることが好ましい。これにより、制御部110fは、インダクタ132またはインダクタンス152に並列に挿入可能なコンデンサの容量を、1/(2U―1)刻みで変更することができる。
In the present embodiment, the number of capacitors that can be inserted in parallel with the
また、最適電圧En’が0〜115Vである場合には、以下のようにしてもよい。制御部110fは、直列に接続されたコンデンサ容量を0にしてすべて並列接続にする。こうすることにより、制御部110fは完全にコイルと電源の接続を切ることができる。制御部110fは、この状態を高周波周期の整数倍のある一定時間継続し、残りの時間を直列コンデンサの容量が1/3Cになるようにする。制御部110fは、この状態を短い時間間隔で繰り返すようにして、負荷(モーター)144−nをON−OFF制御する。
Further, when the optimum voltage E n ′ is 0 to 115 V, the following may be performed. The
図28は第6の実施形態の変形例における電力伝送システム1gの構成を示す概略ブロック図である。電力伝送システム1gは、リーファコンテナ281〜284、電源コンテナ285、及び滑車286を備える。図20ではリーファコンテナが地面に対して垂直に積み上げられていたのに対し、本変形例では、リーファコンテナ281〜284及び電源コンテナ285が地面に対して平行に並んでいる。図28では、レール287に載った貨物列車の貨車286に複数のリーファコンテナ281〜284が設置され、そのうちの一つが大容量バッテリー及びエンジン発電機を搭載した電源コンテナ285である。同図では、一例として、各コンテナ間の間隙の長さを0.33m、リーファコンテナ281の端からリーファコンテナ284の端までの長さを19.6mである。なお、各コンテナ間の間隙の長さ及びリーファコンテナ281の端からリーファコンテナ284の端までの長さは、これに限ったものではない。
FIG. 28 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a power transmission system 1g according to a modification of the sixth embodiment. The power transmission system 1g includes
電源コンテナ285は、リーファコンテナ282へ電力を供給する。リーファコンテナ282は、供給された電力を用いてリーファコンテナ281へ電力を供給する。また、電源コンテナ285は、リーファコンテナ283へ電力を供給する。リーファコンテナ283は、供給された電源を用いてリーファコンテナ284へ電力を供給する。このようにすることで、その電源コンテナ285から、リーファコンテナ281〜284へ電力を供給することができる。これにより、既存のコンテナ貨車の改造や、コンテナ搭載時の電源の接続作業を行う手間が必要ないというメリットがある。
The
なお、各実施形態の制御部またはCPU111の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部またはCPU111に係る上述した種々の処理を行ってもよい。
By recording a program for executing each process of the control unit or
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。 Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, a specific structure is not restricted to this embodiment. Each configuration in each embodiment, a combination thereof, and the like are examples, and the addition, omission, replacement, and other changes of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
1、1f、1g 電力伝送システム
10−0、10−1、10−2、10f−0、10f−1、10f−2、…、10f−N リーファコンテナ
100、100−0、100−1、100−2、100−3、100−4、100−5、100−6、100c−0、100c−1、100c−2、100d−0、100d−1、100d−2、100d−3、100d−4、100e−0、100e−1、…、100e−N、100f−1、100f−2、…、100f−N 電力伝送装置
110−0〜110−3、110d−0〜110d−4、110f 制御部
111、260 CPU
120−0、120−1、120−2、120−3、120−4、…、120−6、120c−0、120c−1、120c−2、120f−n 無線通信部
130−0、130−1、130−2、130−3、130e、130f 第1のアンテナ部
131−0〜131−4、151−0〜151−4 コンデンサ
132、132−0〜132−4、152−0〜152−4 インダクタ
133−1〜133−3、153−0〜153−2 寄生抵抗
134 コンデンサ
135 コンデンサ
140−0、140−1、140−2、140−3、…、140−6、140d−0、140d−1、140d−2、140d−3、140d−4 電源(供給部)
140f DC電源140f
141−0、141−1 第1の回路
143−0、143−1 第2の回路(コンバーター回路)
144−0、144−1、144−2、144−3、144−4、144−n 負荷
145 コンデンサ
150−0、150−1、150−2、150e、150f 第2のアンテナ部
152 インダクタ
154 コンデンサ
155 コンデンサ
160−0、160−1、160−2、160e リレー
161 第1スイッチ部
162 第1トランジスタ
163 第2トランジスタ
164 第2スイッチ部
165 第1の可変容量スイッチ部
170−0、170−1、170−2、170e リレー
171 第3スイッチ部
172 第3トランジスタ
173 第4トランジスタ
174 第4スイッチ部
175 第2の可変容量スイッチ部
180−0、180−1、180−2 DC冷凍機
191、196 電圧検出回路
192、195、272 電流検出回路
197 バッテリー
200 SW(スイッチ)部
201 電流検出部
202 電圧検出部
210 ノイズフィルター
220 コンバーター部
230 インバーター(パワートランジスタ)部
230f インバーター電源
240 コンプレッサー(ブラシレスDCモーターまたは圧縮機)
271 シャント抵抗
273 チョッパー制御回路
274 インバーター制御回路
281、282、283、284 リーファコンテナ
285 電源コンテナ
286 滑車
DESCRIPTION OF
120-0, 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, ..., 120-6, 120c-0, 120c-1, 120c-2, 120f-n Wireless communication unit 130-0, 130- 1, 130-2, 130-3, 130e, 130f First antenna portion 131-0 to 131-4, 151-0 to 151-4
140f
141-0, 141-1 first circuit 143-0, 143-1 second circuit (converter circuit)
144-0, 144-1, 144-2, 144-3, 144-4, 144-
271
Claims (22)
前記電力伝送装置は、
前段の前記電力伝送装置により生成された交流磁界を介してエネルギーを受信する第1のアンテナ部と、
前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーを交流磁界により次段の前記電力伝送装置へ伝送する第2のアンテナ部と、
前記第1のアンテナ部及び前記第2のアンテナ部の間に挿入された電圧可変または電流可変の電源を含み、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーに基づいて負荷に電圧または電流を供給することが可能な供給部と、
を備える電力伝送システム。 A power transmission system comprising a plurality of power transmission devices arranged in a substantially line,
The power transmission device is:
A first antenna unit that receives energy via an alternating magnetic field generated by the power transmission device in the previous stage;
A second antenna unit that transmits the energy received by the first antenna unit to the next-stage power transmission device using an alternating magnetic field;
A voltage variable or current variable power source inserted between the first antenna unit and the second antenna unit, and supplies a voltage or current to a load based on energy received by the first antenna unit A supply section capable of,
A power transmission system comprising:
エネルギーを発する段の電力伝送装置が備える電源が生成する電圧は、隣り合う電力伝送装置の一方が備える第1のアンテナ部と他方が備える第2のアンテナ部の結合インピーダンスの虚部の絶対値と、前記エネルギーを発する段の電力伝送装置以外の電力伝送装置が要求する電力の総和との積の平方根の定数倍の電圧である請求項1から3のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 A power transmission device in a stage where one of the plurality of power transmission devices emits energy,
The voltage generated by the power source included in the power transmission device of the stage that emits energy is the absolute value of the imaginary part of the coupling impedance of the first antenna unit included in one of the adjacent power transmission devices and the second antenna unit included in the other. The power transmission system according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage is a voltage that is a constant multiple of a square root of a product of a sum of powers required by a power transmission device other than the power transmission device in the stage that emits energy.
各段の電力伝送装置が備える電源は、前記制御部が算出した電圧の値または電流の値を振幅とする電圧または電流をそれぞれ生成する請求項1から5のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 In accordance with the power required by the power transmission device of each stage, a control unit that calculates the value of the voltage or the current generated by the power source provided in the power transmission device of the stage,
6. The power transmission according to claim 1, wherein the power source included in the power transmission device at each stage generates a voltage or a current whose amplitude is the voltage value or the current value calculated by the control unit. system.
前記制御部は、前記スイッチング素子のスイッチングのタイミングを前記電源が生成する電圧と前記負荷の要求電圧との電圧値のずれを調整するように決定する請求項6に記載の電力伝送システム。 The supply unit includes a plurality of switching elements,
The power transmission system according to claim 6, wherein the control unit determines the switching timing of the switching element so as to adjust a deviation of a voltage value between a voltage generated by the power source and a required voltage of the load.
前記第1の電力伝送装置の前記第2のアンテナ部は、該第1の電力伝送装置に対して前記第2の電力伝送装置とは異なる位置で隣り合う第3の電力伝送装置の前記第1のアンテナ部と略平行に配置されている
請求項1から10のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The first antenna unit of the first power transmission device included in the plurality of power transmission devices is substantially parallel to the second antenna unit of the second power transmission device adjacent to the first power transmission device. Are located in
The second antenna unit of the first power transmission device is configured such that the first power transmission device adjacent to the first power transmission device at a position different from the second power transmission device is the first power transmission device. The power transmission system according to any one of claims 1 to 10, wherein the power transmission system is disposed substantially parallel to the antenna unit.
請求項1から11のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to any one of claims 1 to 11, wherein resonance frequencies of the second antenna unit included in the power transmission device in the preceding stage and the first antenna unit included in the power transmission device are substantially equal.
請求項1から12のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to any one of claims 1 to 12, wherein containers including the power transmission device are arranged in a line.
前記第2のアンテナ部は、第2のインダクタを備え、
前記コンテナは重力がかかる方向と平行に順に積み上げられており、
前記第1のインダクタは前記コンテナの床面に設置され、第2のインダクタは前記コンテナの天井に設置され、第2のインダクタは次段のコンテナの第1のインダクタと略平行である
請求項13に記載の電力伝送システム。 The first antenna unit includes a first inductor, and the second antenna unit includes a second inductor,
The containers are stacked sequentially in parallel with the direction of gravity,
14. The first inductor is installed on the floor of the container, the second inductor is installed on the ceiling of the container, and the second inductor is substantially parallel to the first inductor of the next container. The power transmission system described in 1.
前記供給部は、前記圧縮機に電圧を供給するコンバーター回路を備え、
前記コンバーター回路のチョッパー波形の基本周波数を前記交流磁界の周波数と同一にする
請求項13に記載の電力伝送システム。 The load is a motor of a compressor that performs continuous control, and the supply unit includes a converter circuit that supplies a voltage to the compressor,
The power transmission system according to claim 13, wherein a fundamental frequency of a chopper waveform of the converter circuit is the same as a frequency of the AC magnetic field.
請求項15に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 15, wherein the fundamental wave of the chopper waveform and the waveform of the alternating magnetic field are driven by a synchronized control signal.
請求項13から16のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to any one of claims 13 to 16, wherein the power supply at each stage can take power from a wired power line.
請求項13から17のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to any one of claims 13 to 17, wherein the supply unit at each stage does not energize the first antenna unit or the second antenna unit that is not required for energy transmission.
請求項1から12のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission system according to any one of claims 1 to 12, wherein power consumption units including the power transmission device are arranged in a substantially line.
前記第1のアンテナ部に接続される容量を切り替える第1の可変容量スイッチ部と、
前記第2のアンテナ部に接続される容量を切り替える第2の可変容量スイッチ部と、のうち少なくともいずれか一つを備え、
前記電力伝送装置の段数に応じて、前記第1の可変容量スイッチ部による切り替えまたは第2の可変容量スイッチ部による切り替えの少なくともいずれか一つを制御する制御部を備える請求項1から5のいずれか一項に記載の電力伝送システム。 The power transmission device is:
A first variable capacitance switch unit that switches a capacitance connected to the first antenna unit;
And at least one of a second variable capacitance switch unit that switches a capacitance connected to the second antenna unit,
6. The control unit according to claim 1, further comprising: a control unit that controls at least one of switching by the first variable capacitance switch unit and switching by the second variable capacitance switch unit according to the number of stages of the power transmission device. The power transmission system according to claim 1.
前段の前記電力伝送装置から交流磁界によりエネルギーを受信する第1のアンテナ部と、
前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーを交流磁界により次段の前記電力伝送装置へ伝送する第2のアンテナ部と、
前記第1のアンテナ部及び前記第2のアンテナ部の間に挿入された電圧可変または電流可変の電源を含み、前記第1のアンテナ部が受信したエネルギーに基づいて負荷に電圧または電流を供給することが可能な供給部と、
を備える電力伝送装置。 The power transmission device used in a power transmission system including a plurality of power transmission devices arranged in a line,
A first antenna unit that receives energy from an AC magnetic field from the preceding power transmission device;
A second antenna unit that transmits the energy received by the first antenna unit to the next-stage power transmission device using an alternating magnetic field;
A voltage variable or current variable power source inserted between the first antenna unit and the second antenna unit, and supplies a voltage or current to a load based on energy received by the first antenna unit A supply section capable of,
A power transmission device comprising:
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