WO2015151492A1 - 非接触給電装置及び非接触給電システム - Google Patents

非接触給電装置及び非接触給電システム Download PDF

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WO2015151492A1
WO2015151492A1 PCT/JP2015/001816 JP2015001816W WO2015151492A1 WO 2015151492 A1 WO2015151492 A1 WO 2015151492A1 JP 2015001816 W JP2015001816 W JP 2015001816W WO 2015151492 A1 WO2015151492 A1 WO 2015151492A1
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power
smoothing capacitor
power transmission
switch
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PCT/JP2015/001816
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俊太郎 岡田
幸平 池川
中村 剛
誠也 ▲高▼田
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株式会社デンソー
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    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/05Capacitor coupled rectifiers

Definitions

  • the present disclosure relates to a non-contact power supply apparatus that receives and rectifies power transmitted by radio and supplies the power to a load, and a non-contact power supply system including the non-contact power supply apparatus.
  • the output voltage may change due to fluctuations in the input voltage, load current, and element constant, and the output voltage may deviate from the specified value. For example, when the load becomes lighter, the output voltage rises more than necessary.
  • switches are arranged at both ends of the resonance capacitor, and the switch is turned on when the load becomes lighter. A technique for suppressing an increase in voltage by short-circuiting both ends of a resonant capacitor is disclosed.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a non-contact power supply device and a non-contact power supply device that can realize output voltage control with respect to variations in input voltage, load current, and element constant with a low loss and small configuration.
  • the object is to provide a contact power supply system.
  • a power receiving coil unit that receives power transmitted wirelessly, a rectifier circuit that rectifies AC power received by the power receiving coil unit, and a current that is charged by a current output from the rectifier circuit,
  • a smoothing capacitor connected in parallel with the capacitor and the supply of power to the smoothing capacitor are switched according to the terminal voltage of the smoothing capacitor, and at the same time, the power is transmitted wirelessly while the supply of current is stopped.
  • a non-contact power feeding device including an output voltage control unit that increases an input impedance viewed from an AC power source as a source.
  • the wireless power supply device includes a contactless power supply device, an AC power supply, and a power transmission coil unit connected to both ends of the AC power supply, and wirelessly powers the contactless power supply device via the power transmission coil unit.
  • a non-contact power feeding system in which the total number of coils existing in the power transmission path including the power receiving coil unit and the power transmitting coil unit is even or odd.
  • the output voltage control unit is configured to supply current to the smoothing capacitor according to the terminal voltage of the smoothing capacitor connected in parallel to the load.
  • the input impedance as viewed from the AC power source serving as a wireless power transmission source is increased during the period in which the supply of the current is stopped. Therefore, it is possible to reduce the power consumed by the AC power supply serving as the power transmission source during the period in which no current is supplied to the smoothing capacitor, and to suppress the loss.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a contactless power feeding system according to a first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining the principle of operation, and is a diagram showing an equivalent circuit in a state where a switch is turned off.
  • FIG. 2B is a diagram for explaining the principle of operation, and is a diagram showing an equivalent circuit in a state where a switch is turned on.
  • FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the resistance value Rsw / R and the input impedance Zin;
  • FIG. 3B is a diagram showing an expression of the input impedance Zin, FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit in a state in which a switch corresponding to the configuration of Patent Document 1 is turned on.
  • FIG. 5A is a diagram specifically illustrating the configuration of the non-contact power feeding device
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the operation.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating the relationship between the magnitude relationship between the currents I1 and IL and the output voltage.
  • FIG. 6 is a timing chart showing the control state when the input voltage rises.
  • FIG. 7 is a timing chart showing a control state when the load current decreases.
  • FIG. 8 is a diagram showing circuit simulation parameters.
  • FIG. 9 is a diagram showing a result of circuit simulation and showing a control state of the output voltage.
  • FIG. 5A is a diagram specifically illustrating the configuration of the non-contact power feeding device
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the operation.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating the relationship between the magnitude relationship between the currents I1 and IL and the
  • FIG. 10 is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current
  • FIG. 11A is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current, and shows the result shown in FIG. 10 in comparison with the simulation result of the conventional configuration when the input voltage is 10V
  • FIG. 11B is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current, and is a diagram showing the result shown in FIG. 10 in comparison with the simulation result of the conventional configuration when the input voltage is 15V
  • FIG. 11C is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current, and shows the result shown in FIG. 10 in comparison with the simulation result of the conventional configuration when the input voltage is 20V.
  • FIG. 11A is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current, and shows the result shown in FIG. 10 in comparison with the simulation result of the conventional configuration when the input voltage is 10V
  • FIG. 11B is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current, and is a diagram
  • FIG. 12 is a diagram specifically illustrating the configuration of the non-contact power feeding device according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing circuit simulation parameters.
  • FIG. 14 shows the result of circuit simulation, and shows the output voltage control state.
  • FIG. 15 is a diagram showing the efficiency with respect to the input voltage and the load current.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a contactless power feeding system according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a contactless power feeding system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a timing chart showing the operation of the power transmission device,
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a contactless power feeding system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a timing chart showing the operation of the power transmission device, FIG.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of the power transmission / reception coil unit and the relay device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 22A is a diagram illustrating a configuration of a corresponding non-contact power feeding device when the number of coils in the space transmission path is a divisor
  • FIG. 22B is a diagram illustrating a configuration of a non-contact power feeding device corresponding to a case where the number of coils in the spatial transmission path is an odd number
  • FIG. 23A is a diagram showing a system configuration when the number of coils in the spatial transmission path is two
  • FIG. 23B is a diagram showing an expression of the input impedance Zin corresponding to FIG.
  • FIG. 22A is a diagram illustrating a configuration of a corresponding non-contact power feeding device when the number of coils in the space transmission path is a divisor
  • FIG. 22B is a diagram illustrating a configuration of a non-contact power feeding device corresponding to a case where the number of coils in the spatial transmission
  • FIG. 23C is a diagram showing a system configuration when the number of coils in the spatial transmission path is three;
  • FIG. 23D is a diagram showing an expression of the input impedance Zin corresponding to FIG.
  • FIG. 23E is a diagram showing a system configuration when the number of coils in the spatial transmission path is four;
  • FIG. 23F is a diagram illustrating an expression of the input impedance Zin corresponding to FIG.
  • FIG. 24A is a simulation value when the total number of coils is “3”.
  • FIG. 24B is a diagram showing a result of controlling the output voltage to 5V.
  • FIG. 24C is a diagram showing power transmission efficiency;
  • FIG. 24C is a diagram showing power transmission efficiency;
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the coupling coefficient k and the input impedance at each frequency f0, 3f0, 5f0 in the seventh embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the coupling coefficient k and the loss at each of the frequencies f0, 3f0, and 5f0.
  • FIG. 29 is a diagram showing Z1 and Zn in the equation (4)
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a circuit that is a target for deriving equations (3) to (5) and (A) to (C).
  • FIG. 31 is a diagram illustrating the value of the on-resistance Rsw that minimizes the total loss Pin with respect to FIG.
  • FIG. 32 is a diagram showing a case where the seventh embodiment is applied to the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating a case where the seventh embodiment is applied to the configuration of the second embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing simulation conditions in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 35 is a diagram showing a theoretical formula and a simulation result for loss
  • FIG. 36 is a diagram showing a simulation result on efficiency.
  • an AC power supply 1 and a series circuit of a capacitor 2, a resistor 3, and a coil 4 connected to both ends of the AC power supply 1 are arranged on the primary side.
  • the resistor 3 indicates the sum of the resistance element and the resistance included in the wiring.
  • the AC power supply 1 oscillates and outputs a signal having a frequency of about several MHz, for example. Then, a radio signal is output from the coil 4 to the outside (secondary side).
  • a series circuit of a coil 6, a resistor 7 and a capacitor 8 is connected to the input terminal side of the rectifier 5 (also called a rectifier circuit or a full-wave rectifier circuit).
  • the resistor 7 is the sum of the resistance of the resistance element and the wiring as in the resistor 3. Whether or not a resistance element is added is arbitrary and may not be added.
  • a switch circuit 9 (also referred to as an output voltage control unit or a switch unit) is connected between the input terminals of the rectifier 5. Between the output terminals of the rectifier 5, a smoothing capacitor 10 and a load 11 indicated by a current source symbol are connected in parallel.
  • the control circuit 12 (output voltage control unit, switch control unit) controls on / off of the switch circuit 9 with reference to the output voltage of the rectifier 5.
  • the power transmission from the primary side to the secondary side is performed by the magnetic field resonance method, and the capacitors 2 and 8 are connected in series to the resonance circuit on both the primary side and the secondary side.
  • / S serial / serial
  • the configuration on the primary side is the power transmission device 13, and the capacitor 2, the resistor 3 and the coil 4 constitute the power transmission coil unit 14.
  • the non-contact power feeding device 15 excluding the load 11 on the secondary side is configured, and the coil 6, the resistor 7, and the capacitor 8 constitute a power receiving coil unit 16.
  • Zin R ⁇ 1+ (kQ) ⁇ 2 / (1 + r) ⁇ (1)
  • R is the resistance value of the resistor 7
  • r Rsw / R
  • Q ⁇ 0L / R
  • k is a coupling coefficient.
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 4, the switching circuit is provided on the output side of the rectifier.
  • the rectifier is connected to the output of the secondary side resonance circuit together with the resistor, and the resistance value is further increased. growing. Therefore, since the input impedance Zin is lowered by that amount, the loss during the period when the power supply is stopped increases, which is inappropriate as the configuration of the present embodiment.
  • a full-wave rectifier is used, the switch circuit 9 is configured by a series circuit of two N-channel MOSFETs 9a and 9b, and the control circuit 12 is configured by a comparator 12C with a hysteresis function.
  • the comparator 12C corresponds to a hysteresis comparator.
  • the full-wave rectifier 5 is shown in a configuration in which four diodes 5a to 5d are bridge-connected.
  • the N-channel MOSFETs 9 a and 9 b have their sources connected to the ground in common and their drains connected to the input terminal of the full-wave rectifier 5.
  • the reference voltage VREF is applied to the inverting input terminal of the comparator 12C, and the non-inverting input terminal is connected to the positive output terminal of the full-wave rectifier 5.
  • the reason why the switch circuit 9 is configured by a series circuit of two N-channel MOSFETs 9a and 9b is that if it is configured by one MOSFET, (1) there is a current path through a parasitic diode even when it is off, 2) The on-resistance cannot be kept low because the source is not connected to the ground.
  • the energization direction when the MOSFET is turned on is limited to one direction, and the output voltage cannot be controlled.
  • the output voltage Vout corresponds to the voltage across the smoothing capacitor 10. Therefore, the output voltage Vout can be controlled to be constant by controlling the current I1.
  • the power consumption on the primary side is reduced by increasing the input impedance Zin while the supply of the current I1 is stopped.
  • the frequency of the input voltage Vin is set to 2.2 MHz, and the voltage is varied in the range of 10 to 20V.
  • Capacitors 2 and 8 have a capacitance of 1.87 nF
  • resistors 3 and 7 have a resistance of 0.78 ⁇
  • coils 4 and 6 have an inductance of 2.80 ⁇ H
  • smoothing capacitor 10 has a capacitance of 2.2 ⁇ F.
  • VREF 25V
  • the output voltage is controlled to 25V with respect to input voltage fluctuation of 10 to 20V and load current fluctuation of 0 to 100mA.
  • the hysteresis width of the comparator 12C is 0.5V
  • the output voltage is 5V high level (5V when Vout> VREF)
  • the output voltage 25V can be substantially maintained with respect to a load current fluctuation of 0 to 100 mA.
  • the efficiency (output power / input power) shown in FIG. 10 is 80% or more efficient in all input voltage ranges, especially for load current fluctuations of 60 mA to 100 mA, and the output voltage can be controlled with low loss. You can see that it is made.
  • the control circuit 12 of the non-contact power feeding device 15 supplies the current I1 to the smoothing capacitor 10 according to the terminal voltage of the smoothing capacitor 10 connected in parallel to the load 11.
  • the input impedance Zin viewed from the AC power source 1 serving as the power transmission source is increased during the period in which the supply of the current I1 is stopped. Therefore, the primary side AC power supply 1 is prevented from consuming power unnecessarily during a period in which no current is supplied to the smoothing capacitor 10, and low-loss output voltage control is possible.
  • a switch circuit 9 connected between the AC input terminals of the full-wave rectifier 5 and a comparator 12C that switches the switch circuit 9 on and off according to the terminal voltage of the smoothing capacitor 10 are provided. That is, in the non-contact power feeding system including the power transmission device 13 and the non-contact power feeding device 15, the total number of coils in the power transmission path including the power transmission coil unit 14 and the power receiving coil unit 16 is an even number “2”. In the above configuration, the input impedance Zin can be increased by turning on the switch circuit 9.
  • the switch circuit 9 is composed of two MOSFETs 9a and 9b connected in series so that the sources are common, and the sources of the MOSFETs 9a and 9b are connected to the ground. With this configuration, it is possible to flow current bidirectionally by turning on the MOSFETs 9a and 9b without forming a path through which current flows through the parasitic diodes of the MOSFETs 9a and 9b. Further, since both sources are connected to the ground, the on-resistance is reduced, and the input impedance Zin can be further increased.
  • the non-contact power feeding device 21 of the second embodiment deletes the switch circuit 9 and configures the switch circuit 9 in place of the diodes 5 c and 5 d that configure the full-wave rectifier 5.
  • N-channel MOSFETs 9a and 9b are arranged. The sources of the MOSFETs 9a and 9b are commonly connected to the secondary side ground, and the drains of the MOSFETs 9a and 9b are connected to the anodes of the diodes 5a and 5b, respectively. That is, the full-wave rectifier circuit 22 is configured by the diodes 5a and 5b and the parasitic diodes (rectifier elements) of the MOSFETs 9a and 9b.
  • the fluctuation range of the input voltage Vin is 10V to 20V.
  • Capacitors 2 and 8 have a capacitance of 1.74 nF
  • resistors 3 and 7 have a resistance of 0.83 ⁇
  • coils 4 and 6 have an inductance of 3.01 ⁇ H
  • smoothing capacitor 10 has a capacitance of 2.2 ⁇ F. It is.
  • the settings relating to the output condition and the comparator 12C are the same as in the first embodiment.
  • the simulation results shown in FIGS. 14 and 15 are similar to those in FIGS. 9 and 10 of the first embodiment.
  • the non-contact power feeding device 21 can be constituted by fewer circuit elements. .
  • the non-contact power feeding device 23 according to the third embodiment includes a series regulator (SR) 24 inserted between the smoothing capacitor 10 and the load 11 in the non-contact power feeding device 15 according to the first embodiment.
  • SR series regulator
  • the accuracy of the output voltage is defined by the hysteresis characteristic of the comparator 12C, and thus there is a limit to the improvement in accuracy.
  • the output voltage is converged within a certain range, even if the series regulator 24 is connected to the subsequent stage, the accuracy of the output voltage can be improved while maintaining the loss generated there. Further, the response speed of the output voltage control is not lowered.
  • Both ends of the resistor 3 are respectively connected to the input terminals of the peak detection circuit 33, and the output terminal of the peak detection circuit 33 is directly connected to one input terminal of the comparison circuit 34, and via the holding circuit 35. Is connected to the other input terminal of the comparison circuit 34.
  • the output terminal of the comparison circuit 34 is connected to the input terminal of the duty selection circuit 36, the output terminal of the duty selection circuit 36 is connected to the variable AC power supply 32, and the variable AC power supply 32 is output by the output signal of the duty selection circuit 36. The duty of is determined.
  • the peak detection circuit 33 detects the peak value of the voltage across the resistor 3 and outputs it to the comparison circuit 34 and the holding circuit 35.
  • the holding circuit 35 stores and holds the previously output peak value.
  • the resistor 3 may be a resistance element for current detection if necessary.
  • the comparison circuit 34 compares the current peak value input from the peak detection circuit 33 with the previous peak value input via the holding circuit 35, and the duty selection circuit 36 changes the variable AC power source according to the comparison result. 32 Duty is determined, and a control signal to the variable AC power source 32 is output.
  • the above-mentioned “previous time and current time” are separated according to the delay time difference until the peak value output from the peak detection circuit 33 is input to the comparison circuit 34 via the holding circuit 35.
  • the comparison circuit 34 detects a change in the input impedance Zin from the two input peak values. When the two peak values are the same, there is no change in the input impedance Zin, and when the peak value increases, the input impedance Zin decreases and the peak value Is decreased, it is determined that the input impedance Zin is increased. Based on the change in the input impedance Zin detected by the comparison circuit 34, the duty selection circuit 36 keeps the duty constant when there is no change in the input impedance Zin, and sets the duty to 50% when the input impedance Zin decreases. When the input impedance Zin increases, the duty is set to a low value of less than 50%. In the above configuration, the resistor 3, the peak detection circuit 33, the comparison circuit 34, and the holding circuit 35 correspond to a current supply state determination unit, and the duty selection circuit 36 corresponds to a power consumption control unit.
  • the duty selection circuit 36 sets the variable AC power supply 32. Is instructed to decrease the current duty from the current value (see (2)). That is, by monitoring the change in the peak value, the change in the input impedance Zin can be detected on the power transmission device 31 side.
  • the command output from the comparison circuit 34 to the duty selection circuit 36 is, for example, 2-bit data, such as “00: decrease”, “01: no change”, and “10: increase” as shown in (d). Assign to. (E)
  • the duty selection circuit 36 reduces the duty of the variable AC power supply 32 based on the output from the comparison circuit 34 (see (3)). Thereby, the primary side current is further reduced, and the power consumption of the power transmission device 31 is reduced (see (4)).
  • the primary current increases on the power transmission device 31 side.
  • the (c) comparison circuit 34 outputs a decrease in the input impedance Zin as a signal to the duty selection circuit 36 (see (6)).
  • the duty selection circuit 36 receives the output signal from the comparison circuit 34 and sets the duty of the variable AC power supply 32 to 50% (see (7)). As a result, the primary current further increases (see (8)).
  • the power transmission device 31 detects the change in the input impedance Zin of the non-contact power feeding device 15 by the resistor 3, the peak detection circuit 33, the comparison circuit 34, and the holding circuit 35, When it is determined whether or not a current is supplied to the smoothing capacitor 10, the duty selection circuit 36 controls the duty of the variable AC power source 32 based on the determination result, thereby reducing the power consumed by the variable AC power source 32. . Therefore, the power consumption can be further reduced by controlling the power transmission apparatus 31 as well.
  • the PWM duty is controlled here, the voltage amplitude of the AC power supply, the AC frequency, or a combination thereof may be controlled according to the configuration of the variable AC power supply. Further, the target to be detected by the peak detection circuit 33 is not limited to the voltage across the resistor 3, but may be anything that corresponds to the input impedance such as the voltage across the capacitor 2 or the coil 4.
  • the variable AC power source 32 of the power transmission device 31 is replaced with the AC power source 1, and a resistor 42 and a switch circuit 43 are interposed between the AC power source 1 and the capacitor 2.
  • the parallel circuit is inserted.
  • a switch control circuit 44 is disposed in place of the duty selection circuit 36, and the switch control circuit 44 receives a control command from the comparison circuit 34 and controls on / off of the switch circuit 43.
  • the control command is assigned as “00: decrease”, “01: no change”, “10: increase” using 2-bit data as in the fourth embodiment.
  • the resistor 42, the switch circuit 43, and the switch control circuit 44 correspond to the power consumption control unit.
  • the switch circuit 43 As an initial state, the switch circuit 43 is on. As shown in FIG. 20, (a) when the switch circuit 9 is turned on due to an increase in the output voltage, (b) the input impedance Zin increases (see (1)). Then, the primary current decreases, (c) the peak value detected by the peak detection circuit 33 decreases, and (d) the comparison circuit 34 detects an increase in the input impedance Zin (see (2)). (E) The switch control circuit 44 receives the output signal of the comparison circuit 34 and turns off the switch circuit 43 (path switching SW) (see (3)). This further increases (b) the input impedance Zin (see (4)) and further reduces the primary current (see (5)).
  • the power transmission device 41 controls the on / off of the switch circuit 43 to increase the resistance value of the supply line of the AC power supply 1, and thereby the power consumed by the AC power supply 1. To lower. Therefore, the same effect as the fourth embodiment can be obtained.
  • the non-contact power feeding system is configured by the power transmission device 13 and the like and the non-contact power feeding device 15 and the like, and exists in the power transmission path including the power transmission coil unit 14 and the power receiving coil unit 16.
  • the total number of coils was “2”.
  • a relay device 17 is interposed between the power transmission device and the non-contact power supply device, or the number of coils of the power transmission coil unit 14 and the power receiving coil unit 16 Since the number of coils may be plural, the total number of coils may be “3” or more.
  • the power transmission / reception coil section is composed of (a) only a coil, (b) a series circuit of a capacitor and a coil, and (c) the same parallel circuit, or (a) to (c)
  • variations (d) to (f) in which a closed loop circuit (resonance circuit) of a coil and a capacitor is added to amplify the signal are also conceivable.
  • (g) is a configuration example of the relay device. As a result, the total number of coils becomes “3” or more, which may be odd and even.
  • a transmission path for wirelessly transmitting power from the primary side to the secondary side including a power transmission coil unit 14, a relay device 17 (may not exist), and a power reception coil unit 16 is a spatial transmission unit. 18.
  • the switch circuit SW_IN may be connected between the AC input terminals of the full-wave rectifier circuit as in the above embodiments.
  • the normally closed switch circuit SW_OUT is connected to one of the DC output terminals of the full-wave rectifier circuit to increase the input impedance Zin. It is necessary to configure the circuit SW_OUT to be turned off. This will be described below.
  • the switch circuit SW_OUT corresponds to a switch unit.
  • FIG. 23A to FIG. 23F show the system configuration when the number of coils included in the spatial transmission unit 18 is 2, 3, and 4, respectively, and the expression of the input impedance Zin corresponding to each.
  • the position of the switch circuit is changed from the configuration of the first embodiment to the output terminal side of the full-wave rectifier circuit.
  • a simulation was performed on the thing.
  • the coupling coefficient between the coil of the relay device 17 and the coil of the power receiving coil unit 16 is changed in the range of 0.4 to 0.6, and the result of controlling the output voltage to 5 V in FIG. It shows the transmission efficiency.
  • the efficiency is approximately 60% or more with respect to the element constant fluctuation of the coupling coefficient of 0.4 to 0.6.
  • the switch circuit SW_OUT is connected to one side of the DC output terminal of the full-wave rectifier 5 in the non-contact power feeding device. And the input impedance Zin can be increased by turning off the switch circuit SW_OUT.
  • the input impedance with the switch circuit 9 turned on has a minimum value depending on the coupling coefficient k between the primary side and the secondary side in the high frequency region.
  • the signal includes odd-order harmonic components. For this reason, when the frequency at which the input impedance becomes a minimum value overlaps the frequency of the harmonics, there is a problem in that transmission efficiency decreases because loss increases.
  • the above problem is addressed by setting the on-resistance Rsw of the switch circuit 9 to an optimum value.
  • the principle will be described.
  • the frequency of the radio signal is the operating frequency f0
  • the input impedance is 3rd harmonic 3f0 and 5th harmonic 5f0, respectively.
  • the coupling coefficient k be a high value close to “1”, and it can be said that such a condition is relatively likely to occur.
  • the on-resistance Rsw when the on-resistance Rsw is increased in the system configuration of the first embodiment, the input impedance at the operating frequency f0 decreases, but the minimum value at the third harmonic 3f0 increases.
  • k 0.89
  • L 0.01 ⁇ H
  • R 0.83 ⁇
  • C 1.74 nF
  • f0 2.2 MHz (rectangular wave). Since the change in loss according to the change in the on-resistance Rsw is different for each frequency component as shown in FIG. 28, the on-resistance Rsw may be set so that the total of each loss is minimized.
  • the main loss is the sum of the loss at the operating frequency f0 and the loss at the nth-order harmonic, so the total loss Pin is expressed by equation (4).
  • Z1 is the input impedance at the operating frequency
  • Zn is the input impedance at the nth-order harmonic
  • Vn is the nth-order harmonic component (when rectangular) of the primary power supply.
  • Vin is the high-level amplitude of the rectangular wave.
  • the on-resistance Rsw that minimizes the total loss Pin is a value that results from differentiating the equation (4) by the on-resistance Rsw to “0”.
  • the loss Pin_n at the nth-order harmonic is expressed by equation (B) using the nth-order harmonic component Vn and the input impedance Zin.
  • Wn n
  • the loss Pin_n is a function having only the on-resistance Rsw as a variable.
  • the total loss Pin is the sum of the loss at the operating frequency f0 and the loss at the nth harmonic, it is expressed by the equation (C).
  • FIG. 32 shows a case where the seventh embodiment is applied to the configuration of the first embodiment.
  • Resistive elements 51a and 51b are inserted into the drains of the N-channel MOSFETs 9a and 9b, respectively, and the respective resistance values may be set to the values of the on-resistance Rsw obtained by the above method.
  • FIG. 33 shows a case where the seventh embodiment is applied to the configuration of the second embodiment. Like FIG. 32, the resistance elements 51a and 51b are inserted into the drains of the N-channel MOSFETs 9a and 9b, respectively. The sum of the resistance values of the resistance elements 51a and 51b is set to be the value of the on-resistance Rsw obtained by the above-described method.
  • the resistance values of the N-channel MOSFETs 9a and 9b can be set to the value of the on-resistance Rsw without inserting the resistance elements 51a and 51b, or the gate-source voltages of the N-channel MOSFETs 9a and 9b can be adjusted.
  • the on-resistance value is adjusted to the value of the on-resistance Rsw.
  • the simulation was performed by setting the conditions such as the element constants as shown in FIG.
  • the optimum value of the on-resistance calculated from the equation (5) is 10.7 ⁇ , but as shown in FIG. 35, the simulation result about the loss almost coincides with the theoretical equation. Further, as shown in FIG. 36, the simulation result about the efficiency also shows that the optimum value of the on-resistance becomes maximum in the vicinity of 10.7 ⁇ .
  • the on-resistance Rsw of the MOSFETs 9a and 9b is set based on the equation (5).
  • the value of the on-resistance Rsw is set so that the total loss Pin expressed by the equation (C) is minimized.
  • the power transmission coil unit and the power reception coil unit may be configured by a parallel circuit of a coil and a capacitor, as shown in FIG.
  • the configuration of the third embodiment may be applied to the configurations of the second, fourth to sixth embodiments.
  • the fifth and sixth embodiments may be combined.
  • the switch circuit 9 may be composed of a switching element such as one MOSFET or bipolar transistor.
  • the configuration including the switch circuit 9 may be applied to a half-wave rectifier circuit.
  • the output voltage control unit switches between supply of current to the smoothing capacitor and supply stop according to the terminal voltage of the smoothing capacitor connected in parallel to the load.
  • the input impedance viewed from the AC power source serving as a wireless power transmission source is increased during the period in which the supply of the current is stopped. Therefore, it is possible to reduce the power consumed by the AC power supply serving as the power transmission source during the period in which no current is supplied to the smoothing capacitor, and to suppress the loss.
  • the output voltage control unit includes a switch unit connected between the AC input terminals of the rectifier circuit, and a switch control unit that switches the switch unit on and off according to the terminal voltage of the smoothing capacitor. And consist of If comprised in this way, in the non-contact electric power feeding system whose total number of the coils which exist in the electric power transmission line containing a receiving coil part and a power transmission coil part is an even number like this indication, between the alternating current input terminals of a rectifier circuit The input impedance viewed from the transmission side can be increased by turning on the switch unit connected to.
  • the switch unit when the rectifier circuit is a full-wave rectifier circuit, the switch unit is configured by two MOSFETs connected in series so that the sources are common, and the source of each MOSFET is grounded Connect to. If comprised in this way, a current can be sent bidirectionally, if two MOSFETs are turned on, without forming the path
  • the switch unit is configured by two MOSFETs, and two of the rectifying elements that configure the full-wave rectifier circuit are configured by parasitic diodes of the MOSFETs. If comprised in this way, a non-contact electric power feeder can be comprised with fewer circuit elements.

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Abstract

 非接触給電装置(15,21,23)は、電力を受電する受電コイル部(16)と、交流電力を整流する整流回路(5,22)と、負荷(11)に並列に接続される平滑コンデンサ(10)と、平滑コンデンサ(10)に対する電流の供給と供給停止とを切換えると同時に、電流の供給を停止している期間に、無線による電力の送信源となる交流電源(1)から見た入力インピーダンスを増大させる出力電圧制御部(9,12)とを備える。非接触給電システムは、非接触給電装置と、交流電源(1,32)と送電コイル部(14)とを備え非接触給電装置に無線により電力を伝送する電力伝送装置(13,31,41)とを有し、受電コイル部(16)及び送電コイル部(14)を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数が偶数または奇数である。

Description

非接触給電装置及び非接触給電システム 関連出願の相互参照
 本出願は、2014年4月2日に出願された日本国特許出願2014-76107号、2015年2月24日に出願された日本国特許出願2015-33934号、2015年3月17日に出願された日本国特許出願2015-53433号、に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。
 本開示は、無線により送信された電力を受電して整流し、負荷に供給する非接触給電装置,及びその非接触給電装置を備えてなる非接触給電システムに関する。
 非接触給電装置では、入力電圧や負荷電流、素子定数の変動により出力電圧が変化し、出力電圧が規定値から外れるおそれがある。例えば負荷が軽くなった場合、出力電圧が必要以上に上昇してしまうため、例えば特許文献1には、共振コンデンサの両端にスイッチを配置して、負荷が軽くなった場合にスイッチをオンして共振コンデンサの両端を短絡することで、電圧の上昇を抑制する技術が開示されている。
 本願発明者らは下記を見出した。特許文献1の技術では、共振コンデンサの両端を短絡することで平滑コンデンサに電流を供給しない期間が発生するため、この期間に1次側の電源が消費している電力は全て無駄になってしまう。
日本国公開特許公報平10-248183号
 本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力電圧や負荷電流、素子定数の変動に対する出力電圧制御を、低損失且つ小型な構成で実現可能な非接触給電装置及び非接触給電システムを提供することにある。
 本開示の一態様によれば、無線により送信された電力を受電する受電コイル部と、受電コイル部が受電した交流電力を整流する整流回路と、整流回路より出力される電流により充電され、負荷に並列に接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサの端子電圧に応じて、平滑コンデンサに対する電流の供給と供給停止とを切換えると同時に、電流の供給を停止している期間に、無線による電力の送信源となる交流電源から見た入力インピーダンスを増大させる出力電圧制御部とを備える非接触給電装置が提供される。
 また、本開示の一態様によれば、非接触給電装置と、交流電源と、交流電源の両端に接続される送電コイル部とを備え、送電コイル部を介して非接触給電装置に無線により電力を伝送する電力伝送装置とを有し、受電コイル部及び送電コイル部を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数が偶数または奇数である非接触給電システムが提供される。
 本開示の一態様にかかる非接触給電装置及び非接触給電システムによれば、出力電圧制御部は、負荷に並列に接続される平滑コンデンサの端子電圧に応じて、当該平滑コンデンサに対する電流の供給と供給停止とを切換えると同時に、前記電流の供給を停止している期間に、無線による電力の送信源となる交流電源から見た入力インピーダンスを増大させる。したがって、平滑コンデンサに電流を供給しない期間において、電力の送信源となる交流電源が消費する電力を低減でき、損失を抑制することが可能となる。
 本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。添付図面において
図1は、第1実施形態であり、非接触給電システムの構成を示す図であり、 図2Aは、動作原理を説明する図であり、スイッチがオフしている状態の等価回路を示す図であり、 図2Bは、動作原理を説明する図であり、スイッチがオンしている状態の等価回路を示す図であり、 図3Aは、抵抗値Rsw/Rと、入力インピーダンスZinとの関係を示す図であり、 図3Bは、入力インピーダンスZinの式を示す図であり、 図4は、特許文献1の構成に対応するスイッチがオンしている状態の等価回路を示す図であり、 図5Aは非接触給電装置の構成を具体的に示す図であり、 図5Bは、動作を説明するための図であり、 図5Cは、電流I1,ILの大小関係と出力電圧との関係を示す図であり、 図6は、入力電圧が上昇した場合の制御状態を示すタイミングチャートであり、 図7は、負荷電流が減少した場合の制御状態を示すタイミングチャートであり、 図8は、回路シミュレーションのパラメータを示す図であり、 図9は、回路シミュレーションの結果であり、出力電圧の制御状態を示す図であり、 図10は、入力電圧と負荷電流に対する効率を示す図であり、 図11Aは、入力電圧と負荷電流に対する効率を示す図であり、入力電圧が10Vの場合における、図10に示す結果を、従来構成のシミュレーション結果と比較して示す図であり、 図11Bは、入力電圧と負荷電流に対する効率を示す図であり、入力電圧が15Vの場合における、図10に示す結果を、従来構成のシミュレーション結果と比較して示す図であり、 図11Cは、入力電圧と負荷電流に対する効率を示す図であり、入力電圧が20Vの場合における、図10に示す結果を、従来構成のシミュレーション結果と比較して示す図であり、 図12は、第2実施形態を示す非接触給電装置の構成を具体的に示す図であり、 図13は、回路シミュレーションのパラメータを示す図であり、 図14は、回路シミュレーションの結果であり、出力電圧の制御状態を示す図であり、 図15は、入力電圧と負荷電流に対する効率を示す図であり、 図16は、第3実施形態を示す非接触給電システムの構成を示す図であり、 図17は、第4実施形態を示す非接触給電システムの構成を示す図であり、 図18は、電力伝送装置の動作を示すタイミングチャートであり、 図19は、第5実施形態を示す非接触給電システムの構成を示す図であり、 図20は、電力伝送装置の動作を示すタイミングチャートであり、 図21は、第6実施形態であり、送受電コイル部及び中継装置の構成例を示す図であり、 図22Aは、空間伝送路中のコイルの数が遇数の場合に、対応する非接触給電装置の構成を示す図であり、 図22Bは、空間伝送路中のコイルの数が奇数の場合に対応する非接触給電装置の構成を示す図であり、 図23Aは、空間伝送路中のコイルの数が2個の場合のシステム構成を示した図であり、 図23Bは、図23Aに対応する入力インピーダンスZinの式を示す図であり、 図23Cは、空間伝送路中のコイルの数が3個の場合のシステム構成を示した図であり、 図23Dは、図23Cに対応する入力インピーダンスZinの式を示す図であり、 図23Eは、空間伝送路中のコイルの数が4個の場合のシステム構成を示した図であり、 図23Fは、図23Eに対応する入力インピーダンスZinの式を示す図であり、 図24Aは、コイルの総数が「3」の場合のシミュレーション数値であり、 図24Bは、出力電圧を5Vに制御した結果を示す図であり、 図24Cは、電力伝送効率を示す図であり、 図25は、第7実施形態であり、結合係数kと各周波数f0,3f0,5f0における入力インピーダンスとの関係を示す図であり、 図26は、結合係数kと各周波数f0,3f0,5f0における損失との関係を示す図であり、 図27は、k=0.89の場合に、オン抵抗Rswの値と周波数f0,3f0における入力インピーダンスとの関係を示す図であり、 図28は、k=0.89の場合に、オン抵抗Rswの値と各周波数f0,3f0,5f0における損失との関係を示す図であり、 図29は、(4)式におけるZ1,Znを示す図であり、 図30は、(3)~(5)式、(A)~(C)式を導出する対象となる回路を示す図であり、 図31は、図28について、全損失Pinが最小となるオン抵抗Rswの値を示す図であり、 図32は、第1実施形態の構成に第7実施形態を適用した場合を示す図であり、 図33は、第2実施形態の構成に第7実施形態を適用した場合を示す図であり、 図34は、図32に示す構成におけるシミュレーション条件を示す図であり、 図35は、損失についての理論式とシミュレーション結果とを示す図であり、 図36は、効率についてのシミュレーション結果を示す図である。
  (第1実施形態)
 先ず、本実施形態の構成と共にその動作原理について説明する。図1に示すように、1次側には、交流電源1と、この交流電源1の両端に接続されるコンデンサ2,抵抗3及びコイル4の直列回路とが配置されている。尚、抵抗3は抵抗素子によるものと、配線に含まれる抵抗分との和を示している。交流電源1は、例えば周波数が数MHz程度の信号を発振出力する。すると、コイル4より無線信号が外部(2次側)に出力される。
 2次側には、整流器5(整流回路、全波整流回路とも呼ぶ)の入力端子側に、コイル6,抵抗7及びコンデンサ8の直列回路が接続されている。抵抗7は、抵抗3と同じく抵抗素子と配線の抵抗分の和である。尚、抵抗素子を加えるか否かは任意で、加えないこともある。また、整流器5の入力端子間には、スイッチ回路9(出力電圧制御部,スイッチ部とも呼ぶ)が接続されている。整流器5の出力端子間には、平滑コンデンサ10及び電流源のシンボルで示す負荷11が並列に接続されている。制御回路12(出力電圧制御部,スイッチ制御部)は、整流器5の出力電圧を参照してスイッチ回路9のオンオフを制御する。
 すなわち、1次側から2次側への電力送信は磁界共鳴方式で行われ、1次側,2次側の何れにおいてもコンデンサ2,8が共振回路に直列に接続されているので、所謂S/S(シリアル/シリアル)方式となっている。以上において、1次側の構成が電力伝送装置13であり、コンデンサ2,抵抗3及びコイル4は送電コイル部14を構成している。また、2次側の負荷11を除いたものが非接触給電装置15であり、コイル6,抵抗7及びコンデンサ8は受電コイル部16を構成している。
 図2Aに示すように、非接触給電装置15においてスイッチ回路9がオフしている場合はスイッチ回路9が存在しない状態と等価であり、図2Bに示すようにスイッチ回路9がオンしている場合は、整流器5の入力端子間がスイッチ回路9のオン抵抗Rswで接続されている状態と等価である。図2Bに示すスイッチ回路9がオンしている場合に、無線による電力の送信源となる交流電源1から見た入力インピーダンスZinは、次式で示される。
   Zin=R{1+(kQ)^2/(1+r)}   …(1)
但し、Rは抵抗7の抵抗値,r=Rsw/R,Q=ω0L/R,kは結合係数である。
 (1)式において、r=0になると(2)式となる。
   Zin=R{1+(kQ)^2} …(2)
したがって、オン抵抗Rswを低減させれば、平滑コンデンサ10への電流供給を停止している期間の入力インピーダンスZinが大幅に上昇する(図3A、図3B参照)。
 尚、特許文献1では、図4に示すように、スイッチング回路を整流器の出力側に設けているが、2次側共振回路の出力に抵抗と共に整流器も接続されることになり、抵抗値がより大きくなる。したがって、その分だけ入力インピーダンスZinが低下するため、電力供給を停止している期間の損失が増加することになり、本実施形態の構成としては不適切である。
 本実施形態では、図5Aに示すように、全波整流器を用い、スイッチ回路9を2つのNチャネルMOSFET9a,9bの直列回路で構成し、制御回路12をヒステリシス機能付きのコンパレータ12Cで構成する。コンパレータ12Cはヒステリシスコンパレータに対応する。また、全波整流器5は、4つのダイオード5a~5dをブリッジ接続した構成で示している。NチャネルMOSFET9a,9bは、互いのソースが共通にグランドに接続されており、それぞれのドレインが全波整流器5の入力端子に接続されている。コンパレータ12Cの反転入力端子には、基準電圧VREFが与えられており、非反転入力端子は全波整流器5の正側出力端子に接続されている。
 このように、スイッチ回路9を2つのNチャネルMOSFET9a,9bの直列回路で構成する理由は、1つのMOSFETで構成すると(1)オフ時においても寄生ダイオードを介した電流経路が存在するし、(2)ソースがグランドに接続されないのでオン抵抗を低く維持できないからである。また、問題(1)を回避するため例えばドレイン側に逆方向のダイオードを挿入すると、MOSFETをオンした際の通電方向が一方向に制限されて出力電圧制御ができない。
 ここで図5B、図5Cに示すように、全波整流器5を介して平滑コンデンサ10に流れ込む電流I1と、負荷11が消費する電流ILとが等しければ、出力電圧(平滑コンデンサ10の端子電圧)Voutは一定値を維持するが、電流I1,IL間に差が生じるとそれに伴い出力電圧Voutは変動する。出力電圧Voutは平滑コンデンサ10の両端の電圧に相当する。したがって、電流I1を制御することで出力電圧Voutが一定となるように制御できる。但し、平滑コンデンサ10に対する電流I1の供給を停止している期間は、1次側の交流電源1が消費する電力が全て無駄になってしまう。そこで、電流I1の供給を停止している期間に入力インピーダンスZinを上昇させることで、1次側の消費電力を低減させる。
 次に、本実施形態の作用ついて説明する。図6に示すように、時点(1)において入力電圧が上昇すると(a)それに伴い出力電圧も上昇し(c)、出力電圧が上限電圧(基準電圧VREF+(ヒステリシスレベル分))を超えると(時点(2)参照)、コンパレータ12Cの出力電圧がハイレベルとなってスイッチ回路9(SW)をオンさせる(d,e)。尚、時点(2)にて、制御構成がない場合、出力電圧は上昇を続ける((c)の矢印で示される点線参照)。そして、スイッチ回路9がオンしている期間は入力インピーダンスZinが上昇し(f)、平滑コンデンサ10に電流が供給されず、負荷電流に応じた傾きで出力電圧は低下する(c)。尚、負荷電流は一定とする(b)。
 出力電圧が低下して、基準電圧よりもヒステリシスレベルだけ低下した下限電圧(基準電圧VREF-(ヒステリシスレベル分))に達すると、スイッチ回路9はターンオフする(時点(3)参照)。これにより、入力インピーダンスZinが低下して(f)、出力電圧は再度上昇を開始する(c)。以降、入力電圧が上昇している期間は、上記のようにスイッチ回路9のオンオフ動作が繰り返され、出力電圧は平均的に基準電圧VREFに維持される。また、図7に示すように、(a)入力電圧は一定であるが(b)負荷電流が低下した場合も(c)出力電圧が上昇するので、図6と同じ動作となる。
 ここで、回路シミュレーションの結果について示す。図8に示すように、入力電圧Vinの周波数を2.2MHzとして、電圧を10~20Vの範囲で変動させる。コンデンサ2及び8の容量は1.87nF,抵抗3及び7の抵抗値は0.78Ω,コイル4及び6のインダクタンスは2.80μH,結合係数は0.8,平滑コンデンサ10の容量は2.2μFである。VREF=25Vとし、10~20Vの入力電圧変動と、0~100mAの負荷電流変動に対して出力電圧を25Vに制御する。また、コンパレータ12Cのヒステリシス幅は0.5Vであり、出力電圧はハイレベルが5V(Vout>VREFの時、5V),ローレベルが0Vである(Vout<VREFの時、0V)。
 図9に示すように、入力電圧Vinを10V,15V,20Vで変化させた場合に、0~100mAの負荷電流変動に対して、出力電圧25Vを略維持できている。また、図10に示す効率(出力電力/入力電力)は、特に60mA~100mAの負荷電流変動に対して、全ての入力電圧範囲で効率80%以上となっており、低損失に出力電圧を制御できていることがわかる。
 また、図11Aから図11Cに示すように、入力電圧Vinの各値(10V,15V,20V)について、特許文献1のようにスイッチ回路を全波整流器の出力側に設けた従来構成との効率を比較した結果は、全ての入力電圧変動と負荷電流変動の範囲について、本実施形態の構成がより高い効率を示している。
 以上のように本実施形態によれば、非接触給電装置15の制御回路12は、負荷11に並列に接続される平滑コンデンサ10の端子電圧に応じて、当該平滑コンデンサ10に対する電流I1の供給と供給停止とを切換えると同時に、前記電流I1の供給を停止している期間に、電力の送信源となる交流電源1から見た入力インピーダンスZinを増大させるようにした。したがって、平滑コンデンサ10に電流を供給しない期間に、1次側の交流電源1が不要に電力を消費することが抑制され、低損失な出力電圧制御が可能となる。
 具体的には、全波整流器5の交流入力端子間に接続されるスイッチ回路9と、平滑コンデンサ10の端子電圧に応じて、スイッチ回路9のオンオフを切り替えるコンパレータ12Cとを備えて構成する。すなわち、電力伝送装置13と非接触給電装置15とで構成される非接触給電システムは、送電コイル部14及び受電コイル部16を含む電力伝送路中のコイルの総数が偶数「2」であるから、上記構成においてスイッチ回路9をオンすることで入力インピーダンスZinを増大させることができる。
 そして、スイッチ回路9を、ソースが共通となるように直列接続される2つのMOSFET9a,9bで構成し、各MOSFET9a,9bのソースをグランドに接続した。このように構成すれば、MOSFET9a,9bの寄生ダイオードを介して電流が流れる経路を形成することなく、MOSFET9a,9bをオンすれば電流を双方向に流すことができる。また、双方のソースがグランドに接続されるのでオン抵抗が小さくなり、入力インピーダンスZinをより増大させることができる。
  (第2実施形態)
 以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図12に示すように、第2実施形態の非接触給電装置21は、スイッチ回路9を削除し、全波整流器5を構成していたダイオード5c,5dに替えて、スイッチ回路9を構成していたNチャネルMOSFET9a,9bを配置している。MOSFET9a,9bのソースは、2次側のグランドに共通に接続されており、MOSFET9a,9bのドレインは、それぞれダイオード5a,5bのアノードに接続されている。すなわち、ダイオード5a,5bと、MOSFET9a,9bの寄生ダイオード(整流素子)とにより全波整流回路22が構成されている。
 次に、第2実施形態の作用について説明する。図13に示すように、入力電圧Vinの変動幅は10V~20Vである。コンデンサ2及び8の容量は1.74nF,抵抗3及び7の抵抗値は0.83Ω,コイル4及び6のインダクタンスは3.01μH,結合係数は0.8,平滑コンデンサ10の容量は2.2μFである。出力条件及びコンパレータ12Cに関する設定も、第1実施形態と同様である。図14,図15に示すシミュレーション結果は、第1実施形態の図9,図10と近似したものとなっている。
 以上のように第2実施形態によれば、全波整流回路22を構成するダイオードの2つを、MOSFET9a,9bの寄生ダイオードで構成したので、非接触給電装置21をより少ない回路素子で構成できる。
  (第3実施形態)
 図16に示すように、第3実施形態の非接触給電装置23は、第1実施形態の非接触給電装置15において、平滑コンデンサ10と負荷11との間にシリーズレギュレータ(SR)24を挿入した構成である。第1実施形態の非接触給電装置15では、出力電圧の精度はコンパレータ12Cのヒステリシス特性によって規定されるため、精度の向上に限界がある。しかしながら、出力電圧を一定範囲内に収束させる作用を成すので、後段にシリーズレギュレータ24を接続しても、そこで発生する損失を低く維持したまま出力電圧の精度を向上させることができる。また、出力電圧制御の応答速度が低下することもない。
  (第4実施形態)
 図17に示すように、第4実施形態の非接触給電システムでは、2次側には第1実施形態の非接触給電装置15と同じものを用いる。そして、1次側の電力伝送装置31の構成が上記各実施形態と異なっている。すなわち、交流電源1に替えて制御信号により入力電圧のDutyを変更可能な可変交流電源32が配置されている。
 抵抗3の両端は、ピーク検出回路33の入力端子にそれぞれ接続されており、ピーク検出回路33の出力端子は、比較回路34の一方の入力端子に直接接続されていると共に、保持回路35を介して比較回路34の他方の入力端子に接続されている。比較回路34の出力端子は、Duty選択回路36の入力端子に接続されており、Duty選択回路36の出力端子は可変交流電源32に接続され、Duty選択回路36の出力信号により、可変交流電源32のDutyが決定される。
 ピーク検出回路33は、抵抗3の両端電圧のピーク値を検出して比較回路34及び保持回路35に出力し、保持回路35は、前回出力されたピーク値を記憶保持している。ここで、抵抗3は、必要に応じて電流検出用の抵抗素子を用いれば良い。比較回路34は、ピーク検出回路33より入力される今回のピーク値を、保持回路35を介して入力される前回のピーク値と比較し、その比較結果に応じてDuty選択回路36が可変交流電源32のDutyを決定し、可変交流電源32への制御信号を出力する。尚、上記の「前回,今回」は、ピーク検出回路33が出力するピーク値が保持回路35を介して比較回路34に入力されるまでの遅延時間差に応じて隔てられるものである。
 比較回路34は、入力される2つのピーク値から入力インピーダンスZinの変化を検出し、2つのピーク値が同じ場合は入力インピーダンスZin変化なし,ピーク値が増加した場合は入力インピーダンスZin低下,ピーク値が減少した場合は入力インピーダンスZin増加と判断する。Duty選択回路36は、比較回路34が検出した入力インピーダンスZinの変化に基づいて、入力インピーダンスZin変化なしの場合はDutyを一定に保ち、入力インピーダンスZin低下の場合はDutyを50%に設定し、入力インピーダンスZin増加の場合はDutyを50%未満の低い値に設定する。以上の構成において、抵抗3,ピーク検出回路33,比較回路34及び保持回路35は電流供給状態判断部に対応し、Duty選択回路36は消費電力制御部に対応する。
 次に、第4実施形態の作用について説明する。図18に示すように、(a)出力電圧が上昇したことで、非接触給電装置15側の作用によりスイッチ回路9がオンになると(b)入力インピーダンスZinが増大する((1)参照)。またこの時、非接触給電装置15側では、平滑コンデンサ10に対する出力I1の供給が停止され、出力電圧は上昇から低下に転じる。その結果、電力伝送装置31側では可変交流電源32の出力電流(1次側電流)が減少する。すると、(c)ピーク検出回路33により検出されるピーク値が低下するので、(d)比較回路34は入力インピーダンスZinの増加を検出し、その結果に基づいてDuty選択回路36が可変交流電源32のDutyを現状の値から低下させるように指示する((2)参照)。すなわち、上記ピーク値の変化を監視することで、電力伝送装置31側で入力インピーダンスZinの変化を検知することができる。
 ここで、比較回路34がDuty選択回路36に出力する指令は例えば2ビットデータであり、(d)に示すように「00:低下」,「01:変化なし」,「10:増加」のように割り当てる。(e)Duty選択回路36は、比較回路34からの出力をもとに可変交流電源32のDutyを低下させる((3)参照)。これにより、1次側電流は更に減少することになって電力伝送装置31の消費電力が低減される((4)参照)。
 その後、(a)出力電圧が低下して(b)入力インピーダンスZinが減少すると((5)参照)、電力伝送装置31側では1次側電流が増加する。すると、ピーク検出回路33により検出されるピーク値が上昇するので、(c)比較回路34はDuty選択回路36に対して、入力インピーダンスZinの低下を信号として出力する((6)参照)。すると、(e)Duty選択回路36は、比較回路34からの出力信号を受けて可変交流電源32のDutyを50%にする((7)参照)。これにより、1次側電流は更に増加する((8)参照)。
 以上のように第4実施形態によれば、電力伝送装置31は、抵抗3,ピーク検出回路33,比較回路34及び保持回路35により、非接触給電装置15の入力インピーダンスZinの変化を検出し、平滑コンデンサ10に電流が供給されているか否かを判断すると、その判断結果に基づきDuty選択回路36が可変交流電源32のDutyを制御し、可変交流電源32が消費する電力を低下させるようにした。したがって、電力伝送装置31側においても制御することで、消費電力を更に低下させることができる。
 尚、ここでは、PWMデューティを制御したが、可変交流電源の構成に応じて、交流電源の電圧振幅を制御したり、交流周波数を制御したりそれらを組み合わせて制御しても良い。また、ピーク検出回路33が検出する対象は、抵抗3の両端電圧に限らず、コンデンサ2やコイル4の両端電圧等の入力インピーダンスに対応するものであれば何でも良い。
  (第5実施形態)
 以下、第4実施形態と異なる部分について説明する。図19に示すように、第5実施形態の電力伝送装置41は、電力伝送装置31の可変交流電源32を交流電源1に置き換え、交流電源1とコンデンサ2との間に抵抗42及びスイッチ回路43の並列回路が挿入されている。また、Duty選択回路36に替えてスイッチ制御回路44が配置されており、スイッチ制御回路44は、比較回路34からの制御指令を受けてスイッチ回路43のオンオフを制御する。制御指令は、例えば第4実施形態と同様に2ビットデータを用いて、「00:低下」,「01:変化なし」,「10:増加」のように割り当てる。以上の構成において、抵抗42,スイッチ回路43及びスイッチ制御回路44が消費電力制御部に対応する。
 次に、第5実施形態の作用について説明する。尚、初期状態として、スイッチ回路43はオンしている。図20に示すように、(a)出力電圧が上昇したことでスイッチ回路9がオンになると(b)入力インピーダンスZinが増大する((1)参照)。すると、1次電流が減少して(c)ピーク検出回路33により検出されるピーク値が低下し、(d)比較回路34が入力インピーダンスZinの増加を検出する((2)参照)。(e)スイッチ制御回路44は、比較回路34の出力信号を受けてスイッチ回路43(経路切替SW)をオフする((3)参照)。これにより、(b)入力インピーダンスZinが更に増大し((4)参照)、1次電流が更に減少する((5)参照)。
 その後、(a)出力電圧が低下して(b)入力インピーダンスZinが減少すると((6)参照)、電力伝送装置41側では1次側電流が増加する。すると、ピーク検出回路33により検出されるピーク値が上昇するので、(c)比較回路34は入力インピーダンスZinの減少を検出する((7)参照)。すると、(e)スイッチ制御回路44は、比較回路34の出力信号に基づいてスイッチ回路43をオンする((8)参照)。これにより、(b)入力インピーダンスZinがさらに減少して((9)参照)、(c)1次側電流は更に増加する((10)参照)。
 以上のように第5実施形態によれば、電力伝送装置41は、スイッチ回路43のオンオフを制御することで、交流電源1の供給線の抵抗値を増加させて、交流電源1が消費する電力を低下させるようにした。したがって、第4実施形態と同様の効果が得られる。
  (第6実施形態)
 以上の各実施形態では、非接触給電システムが電力伝送装置13等と非接触給電装置15等とで構成されており、送電コイル部14及び受電コイル部16を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数は「2」であった。しかし、実際の非接触給電システムは、このような形態だけでなく、電力伝送装置,非接触給電装置の間に中継装置17が介在していたり、送電コイル部14や受電コイル部16のコイル数が複数であることも考えられるため、コイルの総数が「3」以上となる場合も想定される。
 例えば図21に示すように、送受電コイル部は、(a)コイルのみ,(b)コンデンサ及びコイルの直列回路,及び(c)同並列回路で構成されたり、これら(a)~(c)に、信号を増幅するため、コイル及びコンデンサの閉ループ回路(共振回路)を加えたバリエーション(d)~(f)も考えられる。また、(g)は中継装置の構成例である。その結果、コイルの総数が「3」以上となり、奇数と偶数との場合がある。
 ここで、1次側から2次側に無線により電力を伝送するための伝送路で、送電コイル部14,中継装置17(存在しない場合もある),受電コイル部16を含むものを空間伝送部18と称する。図22Aに示すように、空間伝送部18に含まれるコイルの総数が偶数の場合は、上記各実施形態と同様に、スイッチ回路SW_INを全波整流回路の交流入力端子間に接続すれば良い。
 しかしながら、図22Bに示すようにコイルの総数が奇数の場合は、常閉スイッチ回路SW_OUTを全波整流回路の直流出力端子側の一方に接続して、入力インピーダンスZinを増加させる際には、スイッチ回路SW_OUTをオフするように構成する必要がある。以下、これについて説明する。スイッチ回路SW_OUTは、スイッチ部に相当する。
 図23Aから図23Fは、空間伝送部18に含まれるコイルの数がそれぞれ2,3,4個の場合のシステム構成と、それぞれに対応する入力インピーダンスZinの式を示している。図23Bは、基本的に第1実施形態において図3Bで示した式と同じであるが、r=RL/Rである。r=RL/R→0で入力インピーダンス(入力imp)が最大を示す。図23Cと図23Dに示す3個の場合は、右辺大括弧内の第2項の符号が図23Bとは異なり「-」になる。これにより、r=RL/Rが無限大になると、入力インピーダンスZinが最大を示すことになる。図23Eと図23Fに示す4個の場合は、上記符号は図23Bと同じく「+」になる。尚、r=RL/R→0で入力インピーダンスが最大を示す。以上から、コイルの総数が奇数の場合は、図22Bに示す構成を採用する必要がある。
 図24Aに示すように、中継装置17が介在することでコイルの総数が「3」である場合に、第1実施形態の構成からスイッチ回路の位置を全波整流回路の出力端子側に変更したものについて、シミュレーションを行った。パラメータとして、中継装置17のコイルと受電コイル部16のコイルとの結合係数を0.4~0.6の範囲で変化させて、図24Bにおいて出力電圧を5Vに制御した結果を図24Cにおいて電力伝送効率とを示している。効率については、結合係数0.4~0.6の素子定数変動に対して、概ね60%以上となっている。
 以上のように第6実施形態によれば、空間伝送部18に含まれるコイルの総数が奇数である場合でも、非接触給電装置において、スイッチ回路SW_OUTを全波整流器5の直流出力端子の一方側に挿入し、スイッチ回路SW_OUTをオフすることで入力インピーダンスZinを増大させることができる。
  (第7実施形態)
 上述した各実施形態で説明した非接触給電システムでは、スイッチ回路9をオンした状態での入力インピーダンスは、高周波領域において1次側と2次側との間の結合係数kに依存した極小値を持つ。また、1次側の電力送信装置が無線信号を矩形波で送信する場合、当該信号には奇数次の高調波成分が含まれている。このため、入力インピーダンスが極小値になる周波数が上記高調波の周波数に重なると、損失が大きくなるため伝送効率が低下するという問題がある。
 第7実施形態では、スイッチ回路9のオン抵抗Rswを最適値に設定することで、上記の問題に対処する。以下、その原理について説明する。図25に示すように、無線信号の周波数を動作周波数f0とすると、k=0.89,k=0,96の場合には、それぞれ3次高調波3f0,5次高調波5f0で入力インピーダンスが極小値となる(Rsw=0Ωの場合)。入力インピーダンスが極小値となる共鳴周波数f’とkとは、
      f’=f0/√(1-k)      …(3)
という関係にある(後述の(A)式参照)ためである。それに伴い、図26に示すように、k=0.89の場合には3次高調波3f0,k=0.96の場合には5次高調波5f0での損失が増大する。一般に、結合係数kについては「1」に近い高い値にすることが望まれるため、このような条件は比較的発生し易いと言える。尚、共鳴周波数とは、入力インピーダンスの虚部=0となる周波数である。
 そして、図27に示すように、第1実施形態のシステム構成においてオン抵抗Rswを増加させると、動作周波数f0での入力インピーダンスは低下するが、3次高調波3f0での極小値は上昇する。この場合、k=0.89,L=3.01μH,R=0.83Ω,C=1.74nF,f0=2.2MHz(矩形波)である。オン抵抗Rswの変化に応じた損失の変化は、図28に示すように各周波数成分で異なるため、各損失の合計が最小となるようにオン抵抗Rswを設定すれば良い。
 先ず、入力インピーダンスが極小値となる周波数と、n次高調波とが同じ周波数である条件で(k=0.89,k=0,96,矩形波信号)、損失が最小となるオン抵抗Rswを求める。この場合、主たる損失は、動作周波数f0における損失とn次高調波における損失との和になるから、全損失Pinは(4)式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
尚、Z1は、動作周波数での入力インピーダンスであり、Znはn次高調波での入力インピーダンスであり、Vnは1次側電源のn次高調波成分(矩形波のとき)である。Vinは矩形波のハイレベル振幅である。また、Z1,Znについては図29を参照。
 そして、全損失Pinが最小となるオン抵抗Rswは、(4)式をオン抵抗Rswで微分した結果が「0」になる値であるから、
    Rsw≒R(kQ/n-2)       …(5)
となる。
 次に、より一般的な条件について全損失Pinが最小となるオン抵抗Rswを求める。図30に示すように、オン抵抗Rswが存在する場合の入力インピーダンスZinは、(A)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 尚、前述の(3)式は、(A)式における虚部が「0」となる共鳴周波数f’として導出されている。
 また、n次高調波での損失Pin_nは、n次高調波成分Vnと入力インピーダンスZinとを用いて(B)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
ここで、Wn=nであるから、損失Pin_nは、オン抵抗Rswのみを変数とする関数となっている。
 そして、全損失Pinは、動作周波数f0における損失とn次高調波における損失との和であるから、(C)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
この(C)式で表される全損失Pinが最小となるように、オン抵抗Rswの値を設定すれば良い。例えば図31に示すように、5次高調波までの損失の合計では、Rsw=11Ω程度で全損失Pinが最小となっている。
 図32は、第1実施形態の構成に第7実施形態を適用した場合である。NチャネルMOSFET9a,9bのドレインにそれぞれ抵抗素子51a,51bを挿入し、各抵抗値をそれぞれ、上述の手法で求めたオン抵抗Rswの値に設定すれば良い。また、図33は、第2実施形態の構成に第7実施形態を適用した場合であり、図32と同様にNチャネルMOSFET9a,9bのドレインにそれぞれ抵抗素子51a,51bを挿入するが、この場合、抵抗素子51a,51bの抵抗値の合計が、上述の手法で求めたオン抵抗Rswの値となるように設定する。
 その他、抵抗素子51a,51bを挿入せずとも、NチャネルMOSFET9a,9bのオン抵抗値がオン抵抗Rswの値となるように設定したり、NチャネルMOSFET9a,9bのゲート・ソース間電圧を調整することで、オン抵抗値がオン抵抗Rswの値となるように調整することも考えられる。
 図32に示す構成において、図34に示すように各素子定数等の条件を設定してシミュレーションを行った。(5)式より算出したオン抵抗の最適値は10.7Ωとなるが、図35に示すように、損失についてのシミュレーション結果は理論式とほぼ一致している。また、図36に示すように、効率についてのシミュレーション結果も、オン抵抗の最適値は10.7Ω付近で最大となることを示している。
 以上のように第7実施形態によれば、NチャネルMOSFET9a,9bのドレインにそれぞれ抵抗素子51a,51bを挿入し、これらのMOSFET9a,9bをオンにした状態での入力インピーダンスが極小値となる周波数とn次高調波とが同じ周波数である条件では、MOSFET9a,9bのオン抵抗Rswを(5)式に基づいて設定する。また、より一般的な条件については、(C)式で表される全損失Pinが最小となるように、オン抵抗Rswの値を設定するようにした。これにより、動作周波数及びn次高調波成分による損失の合計を最小にして、低損失で電力伝送を行うことができる。
 本開示は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
 送電コイル部及び受電コイル部を、図21の(c)に示すように、コイル及びコンデンサの並列回路で構成しても良い。
 第3実施形態の構成を、第2,第4~第6実施形態の構成に適用しても良い。
 第5,第6実施形態を組み合わせて実施しても良い。
 スイッチ回路9は、1つのMOSFETやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子で構成しても良い。
 また、スイッチ回路9を備える構成は、半波整流回路に適用しても良い。
 本開示の一態様に係る非接触給電装置によれば、出力電圧制御部は、負荷に並列に接続される平滑コンデンサの端子電圧に応じて、当該平滑コンデンサに対する電流の供給と供給停止とを切換えると同時に、前記電流の供給を停止している期間に、無線による電力の送信源となる交流電源から見た入力インピーダンスを増大させる。したがって、平滑コンデンサに電流を供給しない期間において、電力の送信源となる交流電源が消費する電力を低減でき、損失を抑制することが可能となる。
 本開示の非接触給電装置によれば、出力電圧制御部を、整流回路の交流入力端子間に接続されるスイッチ部と、平滑コンデンサの端子電圧に応じて、スイッチ部のオンオフを切り替えるスイッチ制御部とで構成する。このように構成すれば、本開示のように、受電コイル部及び送電コイル部を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数が偶数である非接触給電システムにおいて、整流回路の交流入力端子間に接続されるスイッチ部をオンすることで、送信側から見た入力インピーダンスを増大させることができる。
 本開示の非接触給電装置によれば、整流回路が全波整流回路である場合に、スイッチ部をソースが共通となるように直列接続される2つのMOSFETで構成し、各MOSFETのソースをグランドに接続する。このように構成すれば、MOSFETの寄生ダイオードを介して電流が流れる経路を形成することなく、2つのMOSFETをオンすれば電流を双方向に流すことができる。また、双方のソースがグランドに接続されるのでオン抵抗が小さくなり、入力インピーダンスをより増大させることができる。
 本開示の非接触給電装置によれば、スイッチ部を2つのMOSFETで構成し、全波整流回路を構成する整流素子の2つを、前記各MOSFETの寄生ダイオードで構成する。このように構成すれば、非接触給電装置をより少ない回路素子で構成できる。
 以上、本開示の実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係わる実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係わる実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

Claims (19)

  1.  無線により送信された電力を受電する受電コイル部(16)と、
     前記受電コイル部(16)が受電した交流電力を整流する整流回路(5,22)と、
     前記整流回路(5,22)より出力される電流により充電され、負荷(11)に並列に接続される平滑コンデンサ(10)と、
     前記平滑コンデンサ(10)の端子電圧に応じて、前記平滑コンデンサ(10)に対する電流の供給と供給停止とを切換えると同時に、前記電流の供給を停止している期間に、前記無線による電力の送信源となる交流電源(1)から見た入力インピーダンスを増大させる出力電圧制御部(9,12)とを備える非接触給電装置(15,21,23)。
  2.  前記出力電圧制御部は、前記整流回路(5,22)の交流入力端子間に接続されるスイッチ部(9)と、
     前記平滑コンデンサ(10)の端子電圧に応じて、前記スイッチ部(9)のオンオフを切り替えるスイッチ制御部とで構成される請求項1記載の非接触給電装置。
  3.  前記整流回路(5)は、全波整流回路であり、
     前記スイッチ部(9)は、ソースが共通となるように直列接続される2つのMOSFET(9a,9b)で構成され、
     前記各MOSFET(9a,9b)のソースは、グランドに接続されている請求項2記載の非接触給電装置。
  4.  前記整流回路(22)は、全波整流回路であり、
     前記整流回路(22)を構成する整流素子の2つは、2つのMOSFET(9a,9b)の寄生ダイオードで構成されており、
     前記2つのMOSFET(9a,9b)は、前記スイッチ部(9)を構成している請求項2記載の非接触給電装置。
  5.  前記スイッチ部(9)に直列接続される抵抗素子を備える請求項2から4の何れか一項に記載の非接触給電装置。
  6.  前記抵抗素子は、前記2つのMOSFET(9a,9b)のドレイン側にそれぞれ接続されている請求項3又は4を引用する請求項5記載の非接触給電装置。
  7.  前記スイッチ部(9)をオンした状態での入力インピーダンスをZinとし、
     前記無線信号のn次高調波による損失Pin_nを、n次高調波成分Vnと入力インピーダンスZinとで(B)式により示し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
     損失の合計Pinを(C)式により示すと、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
     前記抵抗素子の抵抗値Rswを、(C)式の値が最小となるように設定してある請求項5又は6記載の非接触給電装置。
  8.  前記スイッチ部(9)をオンした状態での入力インピーダンスZinが極小値を示す周波数と、前記無線信号のn次高調波の周波数とが等しい条件で、前記受電コイル部(16)の抵抗成分をR,受電コイル部(16)のインダクタンス成分をL,受電コイル部(16)の共振周波数をf0,前記無線により電力を送信する送信側と前記受電コイル部(16)との結合係数をk,Q=(2πf0・L/R)とすると、前記抵抗素子の抵抗値Rswを、
        Rsw=R(kQ/n-2)
    に設定してある請求項5又は6記載の非接触給電装置。
  9.  前記スイッチ制御部は、前記平滑コンデンサ(10)の端子電圧と、基準電圧とを比較するヒステリシスコンパレータ(12C)を備え、
     前記ヒステリシスコンパレータ(12C)の出力信号により、前記スイッチ部(9)のオンオフを制御する請求項2から8の何れか一項に記載の非接触給電装置。
  10.  前記平滑コンデンサ(10)と前記負荷(11)との間に配置されるシリーズレギュレータ(24)を備える請求項1から9の何れか一項に記載の非接触給電装置。
  11.  前記出力電圧制御部は、前記整流回路(5,22)の直流出力端子の一方と、前記平滑コンデンサ(10)との間に接続されるスイッチ部(SW_OUT)と、
     前記平滑コンデンサ(10)の端子電圧に応じて、前記スイッチ部(SW_OUT)のオンオフを切り替えるスイッチ制御部とを備える請求項1記載の非接触給電装置。
  12.  前記スイッチ制御部は、前記平滑コンデンサ(10)の端子電圧と、基準電圧とを比較するヒステリシスコンパレータ(12C)を備え、
     前記ヒステリシスコンパレータ(12C)の出力信号により、前記スイッチ部(SW_OUT)のオンオフを制御する請求項11記載の非接触給電装置。
  13.  前記平滑コンデンサ(10)と前記負荷(11)との間に配置されるシリーズレギュレータ(24)を備える請求項11又は12記載の非接触給電装置。
  14.  請求項2から10の何れか一項に記載の非接触給電装置と、
     交流電源(1,32)と、前記交流電源(1,32)の両端に接続される送電コイル部(14)とを備え、前記送電コイル部(14)を介して前記非接触給電装置に無線により電力を伝送する電力伝送装置(13,31,41)とを有し、
     前記受電コイル部(16)及び前記送電コイル部(14)を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数が偶数である非接触給電システム。
  15.  請求項11から13の何れか一項に記載の非接触給電装置と、
     前記交流電源(1)と、前記交流電源(1)の両端に接続される送電コイル部(14)とを備え、前記送電コイル部(14)を介して前記非接触給電装置に無線により電力を伝送する電力伝送装置(13)とを有し、
     前記受電コイル部(16)及び前記送電コイル部(14)を含む電力の伝送路中に存在するコイルの総数が奇数である非接触給電システム。
  16.  前記送電コイル部(14)は、送電コイル(4)と、前記送電コイル(4)に対し直列又は並列に接続されるコンデンサ(2)とで構成され、
     前記受電コイル部(16)は、受電コイル(6)と、前記受電コイル(6)に対し直列又は並列に接続されるコンデンサ(8)とで構成される請求項14又は15記載の非接触給電システム。
  17.  前記交流電源(1,32)から見た前記非接触給電システムの入力インピーダンスの変化を検出し、前記平滑コンデンサ(10)に電流が供給されているか否かを判断する電流供給状態判断部(33~35)と、
     前記平滑コンデンサ(10)に対する電流の供給が停止している期間に、前記交流電源(1,32)が消費する電力を低下させるように制御する消費電力制御部(36,42~44)とを備える請求項14から16の何れか一項に記載の非接触給電システム。
  18.  前記消費電力制御部(36)は、前記交流電源(32)の電圧振幅,デューティ比又は周波数の何れか1つ以上を制御することで、前記交流電源(32)が消費する電力を低下させる請求項17記載の非接触給電システム。
  19.  前記消費電力制御部(42~44)は、前記交流電源(1)の供給線の抵抗値を増加させて、前記交流電源(1)が消費する電力を低下させる請求項17又は18記載の非接触給電システム。
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