JP7056973B2 - キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム - Google Patents

キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム Download PDF

Info

Publication number
JP7056973B2
JP7056973B2 JP2020107258A JP2020107258A JP7056973B2 JP 7056973 B2 JP7056973 B2 JP 7056973B2 JP 2020107258 A JP2020107258 A JP 2020107258A JP 2020107258 A JP2020107258 A JP 2020107258A JP 7056973 B2 JP7056973 B2 JP 7056973B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
shaped
ring
disk
metal plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020107258A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021078342A (ja
Inventor
アン スンヨン
パク チャンジュン
パク ジェヒョン
シン ユジュン
フー シュンリュー
リー ボンソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of JP2021078342A publication Critical patent/JP2021078342A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7056973B2 publication Critical patent/JP7056973B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/37—Charging when not in flight
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

特許法第３０条第２項適用 発行者名 アイイーイーイー （インスティテュート オブ エレクトリカル アンド エレクトロニック エンジニアーズ） 刊行物名、号数、頁数 ２０１９ アイイーイーイー ワイヤレス パワー トランスファー カンファレンス （ダブリューピーティーシー）第１９５１０００７号，第６３５－６３８頁 発行年月日 ２０１９年６月２１日［刊行物等］集会名 ダブリューピーティーシー アンド ダブリューオーダブリュー ジョイント セッション ２－ムービング ダブリューピーティー システムズ ワイヤレス パワー ウィーク（ダブリューピーダブリュー ２０１９） 開催場所 アイイーティ サヴォイ プレイス， ロンドン 内 ケヴィン レクチャー シアター 公開日 ２０１９年６月２１日
本発明は、２０２１年度大韓民国政府（科学技術情報通信部）の財源にて情報通信企画評価院の支援を受けて行われた研究である（Ｎｏ．２０２０－０－００８３９，超連結 Ｅ－Ｖｅｈｉｃｌｅ 電力及び信号 ＥＭＣ 高度化技術開発）。
Ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｉｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｕｎｉｑｕｅ ｎｕｍｂｅｒ： １７１１１１６７９２
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｎｕｍｂｅｒ： ２０２０－０－００８３９－００１
Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＩＣＴ
Ｒ＆Ｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｇｅｎｃｙ： Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＆ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｒ＆Ｄ ｐｒｏｊｅｃｔ： Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｔｉｔｌｅ： Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ ＥＭＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｈｙｐｅｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｅ－Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｍａｎａｇｉｎｇ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ： Ｋｏｒｅａ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｅｒｉｏｄ： ２０２０．０４．０１ － ２０２７．１２．３１－
本発明は、キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものであって、更に詳細には、寄生キャパシタンスを減少させて一定した効率を維持することができるキャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システムに関するものである。参考に、本発明は本発明者の論文（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｒ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｃｒｏｓｓ-Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｉｎ Ｄｒｏｎｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）に開示されている。
近年、無線充電技術は電気自動車、モバイルアプリケーション及び無人機のような多様なアプリケーションのための便利な充電ソルーションとして注目を浴びている。無線電力伝送システムは充電器と装置との間の電気的接触を除去して防水及び防振を通じて耐久性を向上させ、バッテリを小型化するか、除去することで、アプリケーションの重さを減らすことができる。このような無線電力伝送システムの長所から無人機に無線充電システムを適用する研究が活発に行われている。
従来、インダクティブ結合方式を適用した無線充電システムが活発に研究されていた。但し、このようなインダクティブ結合方式ではリッツ線（Ｌｉｔｚ－ｗｉｒｅ）とフェライトコアの使用による高いコストが発生し、金属物体の周辺での渦電流損失によりシステムの温度が増加され得る。
かかる問題を解決するために、磁場でない電場で電力を伝達するキャパシティブ結合方式の無線電力伝送システムが用いられることもある。但し、既存のキャパシティブ結合方式のカプラー構造では金属板が平行に置かれて回転不整合が起こす場合、相互キャパシタンスが減少して電力をうまく伝達できない問題があった。
よって、回転不整合に堅固なキャパシティブ結合方式のカプラー構造に対するニーズが増大されている。
本発明の目的は、無線充電システムの回転不整合の問題を解決し、寄生キャパシタンスを減少させ、カップリングキャパシタンスを増加させることができるキャパシティブ結合方式のカプラー及びこれを含む無線電力伝送システムを提供することにある。
一実施例によると、無線充電システムの回転不整合の問題を解決することができ、寄生キャパシタンスが減少されることでカップリングキャパシタンス及びシステムの効率が増加することができる。
図１は、本発明の一実施例による無線電力伝送システムの動作方法を簡略に説明するための概念図である。 図２は、キャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムの構成を簡略に示す回路図である。 図３は、キャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムのプレート間のカップリングキャパシタンスを説明するための回路図である。 図４は、図３に示された回路図の等価回路を示す図面である。 図５は、従来の平行板カプラー構造を説明するための図面である。 図６は、本発明の一実施例によるカプラーのメインキャパシタンス及び寄生キャパシタンスを説明するための図面である。 図７のＡ及びＢは、本発明の一実施例による分離された円形キャパシティブカプラー構造を示す図面である。 図８は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラー構造が適用されたドローン充電ステーションを示す図面である。 図９は、本発明の一実施例によるドローン及び充電ステーションの実物を示す図面である。 図１０は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラーのカップリングキャパシタンスを説明するための図面である。 図１１は、本発明の一実施例による円形キャパシティブカプラーのＬＣ補償回路を示す図面である。 図１２は、本発明の一実施例によるカプラー構造と既存の平行板構造との回転不整合による相互キャパシタンスを比較したグラフである。
図１は、既存のキャパシティブ方式の電力伝送システム（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）を示す図面である。４つのメタルプレート１１～１４は電力を伝送するキャパシターを形成する。このうち、第１メタルプレート１１及び第２メタルプレート１２は電力を伝送するトランスミッターとして動作し、第３メタルプレート１３及び第４メタルプレート１４は電力を受信するレシーバーとして動作する。
図１に示すように、４つのメタルプレート１１～１４間には電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）が形成される。また、４つのメタルプレート（１１～１４）間にはエネルギー平衡が起こって共振現象が発生するようになる。このように形成された電場によって各プレート１１～１４間にはキャパシティブカップリング効果が発生するようになる。このようなキャパシティブカップリング効果により電力伝達が可能である。
ここで、メタルプレート１１～１４はアルミニウムプレートなどが用いられることもあるが、これに限定されるものではない。
しかし、図１のような従来のキャパシティブ方式のカプラー構造では上述の如く、これらのメタルプレート１１～１４が互いに平行に置かれているため回転不整合が起きる場合には相互キャパシタンスが減少して電力を伝達できない問題がある。
図２は、キャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムの構成を簡略に示す回路図である。
電場を用いたキャパシティブカップリング無線電力伝送方式を図２に示す回路図に基づいて検討する。ＤＣ電圧はインバーター（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）２０により交流電力に変換された後、共鳴のための補償回路（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０－１でインピーダンスマッチングを経た後、メインカップリングキャパシター（Ｍａｉｎ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）４０の１次側に伝達される。１次側に伝達されたエネルギーは電場の形態としてメインカップリングキャパシター４０の２次側に伝達され、伝達されたエネルギーは再び補償回路（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０－２でインピーダンスマッチングを経た後、整流器（Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）５０に伝達される。整流器５０に伝達されたエネルギーは電気機器（ｌｏａｄ）の充電のための電力エネルギーとして用いられる。
ここで、メインカップリングキャパシター４０により電力伝送ループが形成されるが、このとき、１次側のプレートはトランスメッターとして、２次側のプレートはレシーバーとして動作させる。
図３はキャパシティブカプラー構造を有する無線電力伝送システムのプレート間のカップリングキャパシタンスを説明するための回路図である。
図３に示すように、２つのプレートとの間（１及びＰ３との間、Ｐ２及びＰ４との間）にはカップリングキャパシタンスが生成する。このようなカップリングキャパシタンスを含み、２つの各プレートとの間には総６つのカップリングキャパシタンスが形成される。
このうち、カップリングキャパシタンスＣ１３及びＣ２４は電力伝送ループを形成するメインカップリングキャパシタンスとして、第１及び第３メタルプレート（Ｐ１及びＰ３）、第２及び第４メタルプレート（Ｐ２及びＰ４）によりそれぞれ生成され得る。
カップリングキャパシタンスＣ１２及びＣ３４はそれぞれ同側（１次側及び２次側）メタルプレート同士形成されるカップリングキャパシタンスであり、Ｃ１４及びＣ２３はそれぞれ第１及び第４メタルプレート（Ｐ１及びＰ４）間のエッジ効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）及び第２及び第３メタルプレート（Ｐ３及びＰ４）により生成される寄生カップリングキャパシタンスを意味する。
図４は、図３に示す回路図の等価回路を示す図面である。
一方、カプラー構造を有する無線電力伝送システムの相互キャパシタンスＣＭはメインカップリングキャパシタンス及び寄生カップリングキャパシタンスによって表現することができ、その式は以下の通りである。
Figure 0007056973000001
上述した相互キャパシタンスＣＭは無線電力伝送システムの効率と比例するため、無線電力伝送システムの効率を高めるために相互キャパシタンスが非常に重要な因子となる。
具体的に、ＬＣ補償回路３０－１、３０－２を用いた無線電力伝送システムのシステム効率ηＬＣ，ｍａχ及び結合係数ＫＣはそれぞれ以下のように表現される。
Figure 0007056973000002
Figure 0007056973000003
ここで、ＣＳ及びＣＬは無線電力伝送システムの等価回路での入力側及び出力側補償キャパシターを意味する。
システム効率ηＬＣ，ｍａχは結合係数ＫＣと良好度Ｑ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）により決定されるものの、メタルプレートの面積が同一であるためメインキャパシタンスが変わらなければ良好度Ｑは一定し、システム効率は相互キャパシタンスに比例するようになる。
よって、ＬＣ補償回路で相互キャパシタンスが大きいほどシステム効率が増加することが分かる。
図５は、本発明の一実施例によるカプラーのメインキャパシタンス及び寄生キャパシタンスを説明するための図面である。
図５に示すように、従来、平行板カプラー構造は回転不整合の条件で送信部（Ｐ１及びＰ２）と受信部金属板（Ｐ３及びＰ４）との重ね合わされる面積が減少されることによりメインキャパシタンスの減少を招き、これにより相互キャパシタンスも減少された。相互キャパシタンスの減少はシステムの効率減少を招いたため、回転不整合の条件で一定した相互キャパシタンスを維持するカプラー構造が必要だった。
従来にかかる問題を解決するために、図６に示すように同側のメタルプレート間の距離を増加させて寄生キャパシタンスＣ１４及びＣ２３を減少させるか、メインカップリングキャパシタンスを生成するメタルプレート間の距離を増加させてメインキャパシタンスＣ１３及びＣ２４を増加させる方法で相互キャパシタンスを増加させた。
ところが、かかる方法はカプラーによって占められる空間の増加を招く問題があったため、与えられた狭小な空間内で寄生キャパシタンスを減少させることができる方法が要求された。
図７は、本発明の一実施例による分離された円形キャパシティブカプラー構造を示す図面である。
図７のＡを参照すると、第１メタルプレートＰ１が第３メタルプレートＰ３と第１キャパシターを形成し、第２メタルプレートＰ２が第４メタルプレートＰ４と第２キャパシターを形成する。このとき、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４それぞれの重心は同一の垂直線上に配置されるようになるものの、これにより、このとき、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成すことになる。
このとき、Ｐ１及びＰ３はその間に置かれた平面を基に対称なリング（ｒｉｎｇ）状となり得る。また、Ｐ２及びＰ４はその間に置かれた平面を基に対称な円板状となり得る。前に検討したように、第１メタルプレートＰ１ないし第４メタルプレートＰ４それぞれの重心は同一の垂直線上に配置されるため、回転不整合の条件下でも相互キャパシタンスは一定に維持され得る。
このとき、Ｐ１及びＰ３が成すリングの内径はＰ２及びＰ４の直径より大きく設計され得る。例えば、Ｐ１及びＰ３が成すリングの内径は３３２ｍｍ、外径は３６０ｍｍに設計され得て、Ｐ２及びＰ４の円板の直径は１４０ｍｍに設計され得る。
また、図７のＢに示すように、Ｐ１及びＰ３の間隔、Ｐ２及びＰ４の間隔は１５ｍｍに設計され得て、Ｐ２及びＰ３の間隔は４００ｍｍに設計され得る。このとき、各輪及び円板の高さは１ｍｍに設計され得る。
図８は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラー構造が適用されたドローン充電ステーションを示す図面である。
図８は、図７に示すカプラー構造をドローン（ｄｒｏｎｅ）の充電システム１０００に適用させた構造を示すものであるものの、送信部のメタルプレートＰ１及びＰ２は充電ステーション１００に内装されており、受信部のメタルプレートはＰ３及びＰ４はドローン２００に設置され得る。ドローン充電システム１００の構造を用いて、メタルプレートＰ１及びＰ４、Ｐ２及びＰ３との間のエッジ効果により発生する寄生キャパシタンスＣ１４とＣ２３を減少させ相互キャパシタンスＣＭが増加し得る。図９は、本発明の分離された円形キャパシティブカプラー構造が適用されたドローン充電システム１０００の実物を示したものである。
図１０は、本発明の一実施例によるキャパシティブカプラーのカップリングキャパシタンスを説明するための図面である。
本発明のカプラー構造を簡略に示すと図９と同様であるが、充電ステーション１００の構造はメタルプレート間の距離を増加させることで、寄生キャパシタンスＣ１４、Ｃ２３を減少させ得て、これによって相互キャパシタンスが増加され得る（図９の式を参照）。
図１０によるカプラー構造が適用された円形キャパシティブカプラーのＬＣ補償回路は図１１に示すとおりである。
よって、提案の本発明のキャパシティブカプラー構造は相互キャパシタンスを増加させることで、システムの効率を増加させることができる。
図１２は、本発明の一実施例によるカプラー構造と既存の平行板構造の回転不整合による相互キャパシタンスを比較したグラフである。
具体的に、図１２は、シミュレーションを通じて、既存の平行板カプラー構造と、本発明の分離された円形キャパシティブ結合カプラー構造で回転不整合が発生したとき、回転不整合による相互キャパシタンスの変化を比較した結果を示すものである。
同一の面積で比較したとき、回転不整合の条件で既存の平行板構造は相互キャパシタンスが大きく減少する一方、本発明のカプラー構造は送信部と受信部メタルプレートが回転不整合が発生しても相互キャパシタンスが一定に維持されることが確認できる。
シミュレーション結果によると、既存の平行板構造では相互キャパシタンスが最大２１．１ｐＦで９０度回転不整合の条件で０．０００５ｐＦに減少した反面に、本発明の分離された円形キャパシティブ結合カプラー構造の場合、回転不整合の条件で２４．３ｐＦで一定した相互キャパシタンスを維持することが確認できる。
以上のような本発明の多様な実施例によると、無線充電システムの回転不整合の問題を解決し、寄生キャパシタンスを減少させてカップリングキャパシタンス及びシステム効率を増加させることができる。
一方、以上では本発明の好ましい実施例について示して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されるのではなく、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を離脱することなく当該発明が属する技術分野で通常の知識を持ったものにより多様な変形実施が可能であるということはいうまでもなく、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
［発明の項目］
［項目１］
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１キャパシターを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
キャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目２］
前記第１金属板と前記第３金属板はその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目１に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目３］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目２に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
［項目４］
電源、
インバーター、
補償回路、
キャパシティブ結合方式のカプラー、
整流器、及び
抵抗を含み、
前記キャパシティブ結合方式のカプラーは、
第１金属板及び第２金属板を含む電力送信部、及び
第３金属板及び第４金属板を含む電力受信部、を含み、
前記第１金属板は前記第３金属板と第１容量性とを形成し、前記第２金属板は前記第４金属板と第２キャパシターとを形成し、
前記第１金属板ないし第４金属板それぞれの重心は同一の垂直線上に配置され、前記第１金属板ないし第４金属板は互いに容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成す
無線電力伝送システム。
［項目５］
前記第１金属板と前記第３金属板とはその間に置かれた平面を基に対称なリング状であり、
前記第２金属板と前記第４金属板とはその間に置かれた平面を基に対称な円板状である
ことを特徴とする項目４に記載の無線電力伝送システム。
［項目６］
前記第１金属板と前記第３金属板それぞれが成す前記リングの内径は前記第２金属板と前記第４金属板それぞれが成す前記円板の直径より長い
ことを特徴とする項目５に記載の無線電力伝送システム。
１０００：無線電力伝送システム
１００：充電ステーション
２００：ドローン
１０：電源
２０：インバーター
３０－１，３０－２：補償回路
４０：メインカップリングキャパシター
５０：整流器
６０：電気機器

Claims (4)

  1. リング状の第１金属及び円板状の第２金属を含む電力送信部、及び
    リング状の第３金属及び円板状の第４金属を含む電力受信部、を含み、
    前記リング状の第１金属は前記リング状の第３金属と向かい合うように位置して第１キャパシターを形成し、前記円板状の第２金属は前記円板状の第４金属と向かい合うように位置して第２キャパシターを形成し、
    前記リング状の向かい合う第１金属及び第３金属と、前記円板状の向かい合う第２金属及び第４金属とはそれぞれの重心が同一の垂直線上に配置されて容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成し、下段を基準にして前記リング状の第１金属、前記リング状の第３金属、前記円板状の第２金属及び前記円板状の第４金属の順で配置される
    ことを特徴とするキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
  2. 前記リング状の第１金属及び第３金属のそれぞれの内径は前記円板状の第２金属及び第４金属のそれぞれの直径より大きい
    ことを特徴とする請求項１に記載のキャパシティブ結合方式のカプラー構造。
  3. 電源、
    インバーター、
    補償回路、
    キャパシティブ結合方式のカプラー、
    整流器、及び
    抵抗を含み、
    前記キャパシティブ結合方式のカプラーは、
    リング状の第１金属及び円板状の第２金属を含む電力送信部、及び
    リング状の第３金属及び円板状の第４金属を含む電力受信部、を含み、
    前記リング状の第１金属は前記リング状の第３金属と向かい合うように位置して第１キャパシターを形成し、前記円板状の第２金属は前記円板状の第４金属と向かい合うように位置して第２キャパシターを形成し、
    前記リング状の向かい合う第１金属及び第３金属と、前記円板状の向かい合う第２金属及び第４金属とはそれぞれの重心が同一の垂直線上に配置されて容量性結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を成し、下段を基準にして前記リング状の第１金属、前記リング状の第３金属、前記円板状の第２金属及び前記円板状の第４金属の順で配置される構造を有する
    ことを特徴とする無線電力伝送システム。
  4. 前記リング状の第１金属及び第３金属のそれぞれの内径は前記円板状の第２金属及び第４金属のそれぞれの直径より大きい
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送システム。
JP2020107258A 2019-11-13 2020-06-22 キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム Active JP7056973B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0144987 2019-11-13
KR1020190144987A KR102293809B1 (ko) 2019-11-13 2019-11-13 커패시티브 결합방식의 커플러 구조 및 이를 포함하는 무선전력전송 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021078342A JP2021078342A (ja) 2021-05-20
JP7056973B2 true JP7056973B2 (ja) 2022-04-19

Family

ID=75846993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020107258A Active JP7056973B2 (ja) 2019-11-13 2020-06-22 キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11271426B2 (ja)
JP (1) JP7056973B2 (ja)
KR (1) KR102293809B1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054800A1 (ja) 2011-10-12 2013-04-18 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
JP2014150649A (ja) 2013-01-31 2014-08-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 無線電力伝送システム
WO2014125709A1 (ja) 2013-02-15 2014-08-21 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
JP2019180185A (ja) 2018-03-30 2019-10-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 移動体および移動体システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733533A (zh) * 2011-08-16 2014-04-16 皇家飞利浦有限公司 用于电容性无线供电系统中的高效电力传输的技术
KR101604172B1 (ko) * 2013-12-26 2016-03-16 울산대학교 산학협력단 전계 결합형 무선 충전장치
US9923380B2 (en) * 2014-03-07 2018-03-20 Intel Corporation Capacitive element coupling in wireless power
JP6294717B2 (ja) * 2014-03-20 2018-03-14 古河電気工業株式会社 電界共鳴型ワイヤレス電力伝送装置
WO2017108114A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-29 Balluff Gmbh Energieübertragungsvorrichtung zur kontaktlosen energieübertragung und verfahren zur kontaktlosen energieübertragung
US11228204B2 (en) * 2016-03-23 2022-01-18 San Diego State University Research Foundation Wireless capacitive power transfer designs and systems
JP2019176621A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電極ユニット、送電装置、受電装置、および無線電力伝送システム
CA3124262A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system and transmitter, and method of wirelessly transferring power

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054800A1 (ja) 2011-10-12 2013-04-18 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
JP2014150649A (ja) 2013-01-31 2014-08-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 無線電力伝送システム
WO2014125709A1 (ja) 2013-02-15 2014-08-21 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
JP2019180185A (ja) 2018-03-30 2019-10-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 移動体および移動体システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20210143673A1 (en) 2021-05-13
US11271426B2 (en) 2022-03-08
KR20210058042A (ko) 2021-05-24
JP2021078342A (ja) 2021-05-20
KR102293809B1 (ko) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. Separated circular capacitive coupler for reducing cross-coupling capacitance in drone wireless power transfer system
Su et al. Full-duplex communication on the shared channel of a capacitively coupled power transfer system
US9960638B2 (en) Wireless power transmission system
Liu et al. Interleaved capacitive coupler for wireless power transfer
US20170133134A1 (en) Method and apparatus for wireless power transmission utilizing self-stabilized arrays of magneto-mechanical oscillators
Kan et al. A three-phase wireless charging system for lightweight autonomous underwater vehicles
JP7056973B2 (ja) キャパシティブ結合方式のカプラー構造及びこれを含む無線電力伝送システム
Kim et al. Design of transmitting coil for wireless charging system to expand charging area for drone applications
Cheng et al. Repeater coil‐based wireless power transfer system powering multiple gate drivers of series‐connected IGBTs
Mosammam et al. Modelling, analysis, and ss compensation of the tripolar structure of wireless power transfer (wpt) system for ev applications
Cheng et al. Long‐distance wireless power transfer system powering multiple loads with constant voltage outputs using S‐SP compensation
Zhang et al. Interoperability study of fast wireless charging and normal wireless charging of electric vehicles with a shared receiver
Park et al. Separated circular capacitive couplers for rotational misalignment of drones
Chen et al. Hybrid wireless power transfer
Sakthi et al. Design of coil parameters for inductive type wireless power transfer system in electric vehicles
Sahay et al. Development of wireless power transfer system with internet of things
Vidya et al. Optimizing performance parameters of stationary wire free power transfer circuit
Su et al. Interoperability between three-phase and single-phase wpt systems
Kusaka et al. Fundamental evaluation of power supply and rectifiers for wireless power transfer using magnetic resonant coupling
Dey et al. Bidirectional Wireless System for drone to drone opportunity charging in a multi agent system
Masuda Electric field coupling type high power wireless power transfer with leakage electric field strucure
Zheng et al. Simulation of the magnetic coupling phenomena in electric vehicle wireless charging
Quirós et al. Magnetic integration of circular pads and LCC-LCC for EV wireless charging tolerant to misalignment
Jeon et al. A novel approach to battery cell balancing using near‐field wireless power transfer
Das et al. Equivalent two-coil model for a four-coil wireless power transfer system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200623

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20200803

A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20200722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211027

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20211207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20211207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7056973

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150