TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2020005457
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200109
出願番号2018124730
出願日20180629
発明の名称ワイヤレス電力伝送システム
出願人東洋電機製造株式会社
代理人
主分類H02J 50/12 20160101AFI20191206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ワイヤレス電力伝送システムにおいて、受電側が電力の受電・非受電を切り替えるために受電側のスイッチをオン・オフすると、送電電流もしくは受電電流に過大電流が流れる。流れる過大電流に対応する機器を使用すると機器の大型化やコスト増大の恐れがある。
【解決手段】受電側のスイッチをオン・オフする時間を変えながら連続的にオン・オフさせることで、送電電流もしくは受電電流に過大電流が流れることを防ぐことができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
直流電源の出力に接続し直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、第1のコンデンサと第1のコイルを備え前記インバータ部から交流電力が供給される第1の共振回路と、前記第1のコイルと磁気的に結合する第2のコイルと第2のコンデンサを備え整流回路に交流電力を供給する第2の共振回路と、直列に接続された第1のダイオード素子および第1のスイッチング素子と、直列に接続された第2のダイオード素子および第2のスイッチング素子とを備え、前記第2の共振回路の出力に接続し交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、を備え
前記制御部は、受電側共振回路を短絡させる指令を出力する短絡指令生成器と、前記短絡指令生成器が出力する指令に基づき時間傾斜を付加するジャーク器と、前記ジャーク器の出力する指令に基づき一定時間の遅延を付加する遅延器と、第1のキャリア信号生成器と、前記ジャーク器が出力する信号と前記第1のキャリア信号生成器が出力する信号に基づきゲート信号を生成する第1のゲート信号生成器と、第2のキャリア信号生成器と、前記遅延器が出力する信号と前記第2のキャリア信号生成器が出力する信号に基づきゲート信号を生成する第2のゲート信号生成器と、を備え、
受電側のスイッチング素子のオン・オフが1回では無く、オン・オフする時間を変えながら連続的にスイッチをオン・オフさせること特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
続きを表示(約 130 文字)【請求項2】
請求項1に加え、第2の共振回路に流れる電流を検出する手段と、検出した電流に同期した信号を出力するPLLと、を備え、
第1及び第2のキャリア信号生成器が、前記PLLが出力する信号に基づくことを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ワイヤレス電力伝送システムに関するものである。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
近年、ケーブルを用いずに電力を給電できるワイヤレス電力伝送システムが注目されている。
【0003】
その中でも、磁界の共振を用いた方式では、数m程度の距離であれば離れたところから給電ができるため、電気自動車の充電等に適用できると考えられている。
【0004】
送電側より受電側に対して電力が伝送されるが、受電側において電力を受電する必要が無い場合には送電を停止させる必要がある。しかし、受電側から送電側に送電停止指令を送る必要があり、別途装置が必要となり、装置の大型化やコスト増大の恐れがあった。
【0005】
特許文献1や特許文献2によれば、受電側にスイッチを設け、スイッチをオンすることにより受電回路を短絡させ、受電側に電力を受電しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開昭60−261362号公報
特開平11−27870号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、図6の構成でスイッチをオン・オフさせた時に、図7に示すように送電電流もしくは受電電流に過大電流が流れる問題があった。
【0008】
そこで、スイッチのオン・オフを1回では無く、オン・オフする時間を変えながら連続的にオン・オフさせることで、送電電流もしくは受電電流に過大電流が流れることを防ぐことができる。
【0009】
本発明を採用すれば、過大電流を流すことができる機器を用いる必要が無く、装置の大型化やコスト増大を防ぐことができる。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このような課題を解決するため、
請求項1の発明では、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、
直流電源の出力に接続し直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、第1のコンデンサと第1のコイルを備え前記インバータ部から交流電力が供給される第1の共振回路と、前記第1のコイルと磁気的に結合する第2のコイルと第2のコンデンサを備え整流回路に交流電力を供給する第2の共振回路と、直列に接続された第1のダイオード素子および第1のスイッチング素子と、直列に接続された第2のダイオード素子および第2のスイッチング素子とを備え、前記第2の共振回路の出力に接続し交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、を備え
前記制御部は、受電側共振回路を短絡させる指令を出力する短絡指令生成器と、前記短絡指令生成器が出力する指令に基づき時間傾斜を付加するジャーク器と、前記ジャーク器の出力する指令に基づき一定時間の遅延を付加する遅延器と、第1のキャリア信号生成器と、前記ジャーク器が出力する信号と前記第1のキャリア信号生成器が出力する信号に基づきゲート信号を生成する第1のゲート信号生成器と、第2のキャリア信号生成器と、前記遅延器が出力する信号と前記第2のキャリア信号生成器が出力する信号に基づきゲート信号を生成する第2のゲート信号生成器と、を備え、
受電側のスイッチング素子のオン・オフが1回では無く、オン・オフする時間を変えながら連続的にスイッチをオン・オフさせること特徴とする。
【0011】
請求項2の発明では、請求項1に加え、第2の共振回路に流れる電流を検出する手段と、検出した電流に同期した信号を出力するPLLと、を備え、
第1及び第2のキャリア信号生成器が、前記PLLが出力する信号に基づくことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、上述したワイヤレス電力伝送システムにおいて、
受電側が電力の受電・非受電を切り替えるために実施するスイッチのオン・オフによって発生する送電電流もしくは受電電流の過大電流を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明に係るワイヤレス電力伝送システムの回路を示す図である。(実施例1)
本発明に係る制御部の制御ブロック構成の一例を示す図である。(実施例1)
本発明に係る電流・信号を示したチャートである。(実施例1)
本発明に係るワイヤレス電力伝送システムの回路を示す図である。(実施例2)
本発明に係る制御部の制御ブロック構成の一例を示す図である。(実施例2)
従来の技術による制御部の制御ブロック構成の一例を示す図である。
従来の技術に係る電流・信号を示したチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例】
【0015】
図1は本発明の実施例1に係わるワイヤレス電力伝送システムを示す図、図2は本発明の実施例1に係わる制御ブロック構成の一例を示す図、図3は本発明の実施例1に係わる電流・信号のタイムチャートを示す図である。
【0016】
図1は、ワイヤレス電力伝送システム1の構成を示しており、直流電源11と、インバータ部12と、送電側共振回路13と、受電側共振回路14と、整流回路15と、平滑コンデンサ16と、負荷17と、制御部21とを備える。
【0017】
インバータ部12は、直流電源11が出力した直流電力を、矩形波電圧形状の交流電力に変換し、送電側共振回路13に出力する。
【0018】
送電側共振回路13は、コンデンサ131と送電側コイル132とを備えて、送電側共振回路を構成する。送電側共振回路には、送電電流Ipが流れる。
【0019】
受電側共振回路14は、コンデンサ141と受電側コイル142とを備えて、受電側共振回路を構成する。受電側共振回路には、受電電流Isが流れる。
【0020】
送電側コイル132と受電側コイル142は、電磁気的に結合し、送電側コイル132から受電側コイル142にワイヤレス電力伝送を行う。
【0021】
整流回路15は、ダイオード151及び153と、スイッチング素子152及び154を備えて構成される。ダイオード151とスイッチング素子152とが直列に接続され、ダイオード153とスイッチング素子154とが直列に接続され、ダイオード151とスイッチング素子152との接続点にコンデンサ141の他端が接続され、ダイオード153とスイッチング素子154との接続点に受電側コイル142の他端が接続され、受電コイル142が受電した交流電圧を整流し、出力する。スイッチング素子152及び154は、制御部からの指令でオン・オフする。
【0022】
平滑コンデンサ16は、整流回路15で整流された電圧を平滑して直流電圧を出力する。
【0023】
負荷17は、整流回路15と平滑コンデンサ16に接続されている。負荷17は、主にバッテリ等の2次電池が上げられるが、電動機でも良い。
【0024】
制御部21は、整流回路15のスイッチング素子に対してゲート信号を出力する。
【0025】
図2は、制御部21の構成を示しており、制御部21は、短絡指令生成器211と、ジャーク器212と、遅延器213と、キャリア信号生成器214a及び214bと、ゲート信号生成器215a及び215bと、を備える。
【0026】
短絡指令生成器211は、受電側が電力を受電しない時つまり受電側共振回路を短絡する時に短絡指令SC*=1を出力する。短絡しない時はSC*=0である。
【0027】
ジャーク器212は、短絡指令SC*に時間傾斜sを添加し、ジャーク付短絡指令SC1*を出力する。
【0028】
遅延器213は、ジャーク付短絡指令SC1*に対して時間Δtだけ遅延したジャーク・遅延付短絡指令SC2*を出力する。時間Δtは、0でも良い。
【0029】
キャリア信号生成器214aは、決められたキャリア周波数に基づき、キャリア信号Cs1を出力する、たとえば三角波である。キャリア周波数は任意であるが、受電側共振回路の共振周波数が良い。
【0030】
キャリア信号生成器214bは、決められたキャリア周波数に基づき、キャリア信号Cs2を出力する、たとえば三角波である。キャリア周波数は任意であるが、受電側共振回路の共振周波数が良い。
【0031】
ゲート信号生成器215aは、ジャーク付短絡指令SC1*及びキャリア信号Cs1に基づき、U相ゲート信号Gunを出力する。たとえば、キャリア信号Cs1が三角波の場合、ジャーク付短絡指令SC1*とキャリア信号Cs1を比較する三角波比較方式を使用する。
【0032】
ゲート信号生成器215bは、ジャーク・遅延付短絡指令SC2*及びキャリア信号Cs2に基づき、V相ゲート信号Gvnを出力する。たとえば、キャリア信号Cs2が三角波の場合、ジャーク・遅延付短絡指令SC2*とキャリア信号Cs2を比較する三角波比較方式を使用する。
【0033】
図3は、実施例1において、送電電流Ip・受電電流Is・短絡指令SC*・ジャーク付短絡指令SC1*・ジャーク・遅延付短絡指令SC2*・U相ゲート信号Gun・V相ゲート信号Gvnのタイムチャートを示す図である。
【0034】
動作の流れを説明する。
【0035】
受電共振回路を短絡するために短絡指令SC*が0から1になった場合、ジャーク付短絡指令SC1*はジャーク(傾きs)がついているため、即座に1にはならず、徐々に1に近づく。そのため、ジャーク付短絡指令SC1*とキャリア信号Cs1が交差する点が変わり、出力されるゲート信号Gunのオンしている時間は徐々に長くなり、オフしている時間は徐々に短くなる。短絡指令SC*が1から0になる場合は、ゲート信号Gunのオンしている時間は徐々に短くなり、オフしている時間は徐々に長くなる。
【0036】
スイッチがオンもしくはオフしている時間が徐々に変化するので、送電電流及び受電電流が連続的に変化し、過大電流が流れることは無い。
【実施例】
【0037】
図4は本発明の実施例2に係わるワイヤレス電力伝送システムを示す図、図5は本発明の実施例2に係わる制御ブロック構成の一例を示す図である。
【0038】
図4は、ワイヤレス電力伝送システム1Aの構成を示しており、電流検出器22が追加され、電流検出値が制御部21Aに入力されている点が実施例1の図1と異なる。
【0039】
図5は、制御部21Aの構成を示しており、PLL(Phase Locked Loop)216が追加され、出力がキャリア信号生成器214a及びキャリア信号生成器214bに入力されている点が実施例1の図2と異なる。
【0040】
電流検出器22は、受電側共振回路に流れる電流Isを検出する。
【0041】
PLL216は、電流Isに基づき電流Isに位相が同期した信号SyncSを出力する。
【0042】
キャリア信号生成器214aは、同期信号SyncSに基づき、キャリア信号Cs1を出力する。たとえば三角波である。キャリア周波数は電流Isと同一である。
【0043】
キャリア信号生成器214bは、同期信号SyncSに基づき、キャリア信号Cs2を出力する。たとえば三角波である。キャリア周波数は電流Isと同一である。
【0044】
PLLを使用することで、スイッチのオン・オフ時に発生する送電電流もしくは受電電流の過大電流をさらに低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明は、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、受電側が電力を受電しないためのスイッチのオン・オフにおいて、送電電流もしくは受電電流に過大電流が流れることを防ぐことができ、過大電流を流すことができる機器を用いる必要が無く、装置の大型化やコスト増大を防ぐことができる。
【符号の説明】
【0046】
1、1A ワイヤレス電力伝送システム
11 直流電源
12 インバータ部
13 送電側共振回路
131 コンデンサ
132 送電コイル
14 受電側共振回路
141 コンデンサ
142 受電コイル
15 整流回路
151、153 ダイオード素子
152、154 スイッチング素子
16 平滑コンデンサ
17 負荷
21、21A、31 制御部
211 短絡指令生成器
212 ジャーク器
213 遅延器
214a、214b キャリア信号生成器
215a、215b ゲート信号生成器
216 PLL
22 電流検出器

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

東洋電機製造株式会社
鉄道車両用歯車装置
東洋電機製造株式会社
誘導機偏心検知システム
東洋電機製造株式会社
ワイヤレス電力伝送システム
東洋電機製造株式会社
マルチCPUシステムにおける異常検知と状態記録
個人
モーター
個人
磁力回転装置
個人
電力供給装置
個人
磁力回転装置
個人
上下可動コンセント
個人
三次元電力増殖装置
日立金属株式会社
配電部材
個人
発電素子と発電ユニット
個人
直流発電機
個人
浮遊型三次元電力増殖装置
日本製鉄株式会社
モータ
株式会社デンソー
モータ
三菱電機株式会社
回転電機
三菱電機株式会社
回転電機
個人
反作用利用型発電装置
株式会社富士通ゼネラル
整流回路
個人
無線電力伝送表示装置
三菱電機株式会社
回転電機
マツダ株式会社
誘導電動機
三菱電機株式会社
回転電機
三菱電機株式会社
回転電機
愛知電機株式会社
自動電圧調整器
株式会社日立製作所
回転電機
株式会社昭電
雷保護システム
中国電力株式会社
作業支援具
ダイハツ工業株式会社
回転機
中国電力株式会社
帯電報知装置
株式会社デンソー
モータ
日本精工株式会社
電動機
株式会社デンソー
モータ
富士通株式会社
整流回路
個人
簡易型非常用電力供給装置
続きを見る