JP6711401B2 - ワイヤレス給電システムおよびワイヤレス電力送電装置 - Google Patents
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Description
送電コイルと、当該送電コイルに高周波電力を供給する送電回路と、を有する送電装置と、
前記送電コイルに対して結合する受電コイルと、当該受電コイルが受ける高周波電力を直流電力に変換する受電回路と、前記直流電力を消費する負荷回路とを有する受電装置と、を備え、
前記受電装置は、負荷の状態を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記送電装置に向けての伝送信号を生成する信号生成手段と、前記伝送信号を前記送電コイルと前記受電コイルとの結合を用いて伝送する伝送信号制御回路と、を有し、
前記送電装置は、前記伝送信号を復調する復調回路と、前記送電回路の動作により出力される電力を検出する出力検出手段と、前記送電装置の発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記送電回路を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、所定期間あたりの発振パルス数の密度を変化させて電力の流れを制御するパルス密度変調制御方式を用い、前記復調回路による復調結果に基づいて決定されたパルス密度をDe1、前記出力検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe2、前記温度検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe3とすると、前記パルス密度De1、De2、De3に対して、De1>De2>De3の関係で前記送電回路を動作させる。
前記信号生成手段は、前記送電回路から前記負荷回路側をみた入力インピーダンスを変化させて、前記送電共振回路と前記受電共振回路との電磁界結合による電磁界共鳴条件の成立/不成立の状態を切り替える共鳴変調回路を有し、
前記復調回路は、前記電磁界共鳴条件の成立/不成立の状態に応じて変化する変量に基づいて前記伝送信号を復調する、
構成であることが好ましい。
受電コイルと、当該受電コイルが受ける高周波電力を直流電力に変換する受電回路と、前記直流電力を消費する負荷回路と、当該負荷回路の状態を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて伝送信号を生成する信号生成手段と、前記伝送信号を前記受電コイルを用いて伝送する伝送信号制御回路と、を有する受電装置、と共にワイヤレス給電システムが構成されるワイヤレス電力送電装置であって、
前記受電コイルに対して結合する送電コイルと、当該送電コイルに高周波電力を供給する送電回路と、前記伝送信号を復調する復調回路と、前記送電回路の動作により出力される電力を検出する出力検出手段と、前記送電回路の発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記送電回路を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、所定期間あたりの発振パルス数の密度を変化させて電力の流れを制御するパルス密度変調制御方式を用い、前記復調回路による復調結果に基づいて決定されたパルス密度をDe1、前記出力検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe2、前記温度検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe3とすると、前記パルス密度De1、De2、De3に対して、De1>De2>De3の関係で前記送電回路を動作させる。
図1は、第1の実施形態に係るワイヤレス電力送電装置、ワイヤレス電力受電装置、およびそれらで構成されるワイヤレス給電システムの回路図である。
De1=15/21以上21/21以下
De2=3/21
De3=0/21
とする。このことにより、スイッチ素子Q11,Q12の過熱検出時にパルス密度が最も制限され、出力が上限に達したときにパルス密度が次に制限される。そして、それ以外の状態では、受電装置からのフィードバックに基づいて決定されたパルス密度で送電回路がパルス密度変調制御される。したがって、送電装置の発熱部の過熱状態または、送電装置からの過出力状態が発振制限により制限され、それ以外の通常時には、受電装置からの伝送信号に応じた、フィードバックによるパルス密度で、送電回路がパルス密度変調されるので、高効率での電力供給がなされる。
第2の実施形態では、第1実施形態とは制御回路12による保護動作が異なるワイヤレス給電システムについて示す。
第3の実施形態では、第1実施形態とは異なる共鳴変調回路の構成を備えるワイヤレス給電システムについて示す。
第4の実施形態では、受電装置が備える整流回路の幾つかの例を示す。
D1,D2…ダイオード
DB…ダイオードブリッジ
E…入力電源
idc…直流入力電流
Q11,Q12,Q20P,Q20N…スイッチ素子
R1…電流検出抵抗
10…送電コイル
11…送電回路
12…制御回路
13…共振電圧検出回路
18…温度検出素子
19…送電共振回路
20…受電コイル
21…受電回路
22…負荷回路
23…共鳴変調回路
24,24A,24B,24C…整流回路
25…電圧検出回路
26…伝送信号制御回路
29…受電共振回路
101…ワイヤレス電力送電装置
201,204A,204B,204C…ワイヤレス電力受電装置
301A,301B,303…ワイヤレス給電システム
Claims (6)
- 送電コイルと、当該送電コイルに高周波電力を供給する送電回路と、を有する送電装置と、
前記送電コイルに対して結合する受電コイルと、当該受電コイルが受ける高周波電力を直流電力に変換する受電回路と、前記直流電力を消費する負荷回路とを有する受電装置と、を備え、
前記受電装置は、負荷の状態を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて前記送電装置に向けての伝送信号を生成する信号生成手段と、前記伝送信号を前記送電コイルと前記受電コイルとの結合を用いて伝送する伝送信号制御回路と、を有し、
前記送電装置は、前記伝送信号を復調する復調回路と、前記送電回路の動作により出力される電力を検出する出力検出手段と、前記送電装置の発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記送電回路を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、所定期間あたりの発振パルス数の密度を変化させて電力の流れを制御するパルス密度変調制御方式を用い、前記復調回路による復調結果に基づいて決定されたパルス密度をDe1、前記出力検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe2、前記温度検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe3とすると、前記パルス密度De1、De2、De3に対して、De1>De2>De3の関係で前記送電回路を動作させるワイヤレス給電システム。 - 前記送電コイルと共に送電共振回路を構成する送電共振キャパシタと、前記受電コイルと共に受電共振回路を構成する受電共振キャパシタとを備え、
前記信号生成手段は、前記送電回路から前記負荷回路側をみた入力インピーダンスを変化させて、前記送電共振回路と前記受電共振回路との電磁界結合による電磁界共鳴条件の成立/不成立の状態を切り替える共鳴変調回路を有し、
前記復調回路は、前記電磁界共鳴条件の成立/不成立の状態に応じて変化する変量に基づいて前記伝送信号を復調する、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。 - 前記受電回路は前記受電コイルに生じる電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路を備え、
前記負荷検出手段は、前記直流電圧に基づいて前記負荷の状態を検出する、請求項1または2に記載のワイヤレス給電システム。 - 前記制御回路は、前記温度検出手段の検出値と所定しきい値との比較による発振制限を、前記出力検出手段の検出値と所定出力値との比較による発振制限より優先して行う、請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレス給電システム。
- 前記制御回路は、前記出力検出手段の検出値と所定出力値との比較による発振制限を、前記温度検出手段の検出値と所定温度値との比較による発振制限より優先して行う、請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレス給電システム。
- 受電コイルと、当該受電コイルが受ける高周波電力を直流電力に変換する受電回路と、前記直流電力を消費する負荷回路と、当該負荷回路の状態を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段の検出結果に基づいて伝送信号を生成する信号生成手段と、前記伝送信号を前記受電コイルを用いて伝送する伝送信号制御回路と、を有する受電装置、と共にワイヤレス給電システムが構成されるワイヤレス電力送電装置であって、
前記受電コイルに対して結合する送電コイルと、当該送電コイルに高周波電力を供給する送電回路と、前記伝送信号を復調する復調回路と、前記送電回路の動作により出力される電力を検出する出力検出手段と、前記送電回路の発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記送電回路を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、所定期間あたりの発振パルス数の密度を変化させて電力の流れを制御するパルス密度変調制御方式を用い、前記復調回路による復調結果に基づいて決定されたパルス密度をDe1、前記出力検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe2、前記温度検出手段が検出した値が所定値に達した状態でのパルス密度をDe3とすると、前記パルス密度De1、De2、De3に対して、De1>De2>De3の関係で前記送電回路を動作させる、ワイヤレス電力送電装置。
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