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公開番号2021164392
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2020074402
出願日20200331
発明の名称非接触給電装置
出願人テクモ電子株式会社
代理人
主分類H02J 50/12 20160101AFI20210913BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】送電側コイルと受電側コイルの結合係数や回路定数に依らず、通信をすることなく、低損失で負荷に一定の電力を供給する装置の提供。
【解決手段】送電側コイルの印加電圧と通過電流の検出結果から、送電コイルで消費される電力を算出して、設定値になるようなフィードバックを構成することにより、受電側に安定な電力を供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
送電側コイルと、前記送電側コイルに交流電力を給電する送電側コイル駆動手段と、前記送電側コイル駆動手段に通電するパルス波形を生成する交流波形生成器と、前記交流波形生成器の前記パルス波形に基づいて送電電力を制御する送電電力制御手段とを備え、前記送電側コイルから、外部の受電側装置に備えられた受電側コイルに対して電力を非接触で給電する非接触給電装置において用いられる送電側コイルで消費される電力を検出する手段を有している非接触給電装置であって、
前記非接触給電装置は、前記送電側コイル駆動手段から前記送電側コイルに通電される電圧波形に相似な波形である送電側コイル駆動電圧検出波形を生成する送電側コイル駆動電圧波形検出手段と、前記送電側コイルに通電される電流の波形に相似な波形である送電側コイル電流検出波形を生成する送電側コイル電流波形検出手段と、
前記送電側コイル駆動電圧検出波形と前記送電側コイル電流検出波形とを乗算する乗算器と、前記乗算器出力から直流に近い低い周波数の成分のみを取り出す低域通過フィルタにより、送電側コイルで消費される電力を検出する手段と、
前記送電電力制御手段において前記送電側コイルで消費される電力を制御するための波形を変化させる手段と、を備え、
前記送電側コイルでの消費電力が一定になるように制御できることを特徴とする、非接触給電装置。
続きを表示(約 410 文字)【請求項2】
前記送電電力制御手段として、前記交流波形生成器の出力パルスのデューティを制御することにより送電電力を制御することを特徴とする、請求項1に記載の非接触給電装置。
【請求項3】
前記送電電力制御手段として、前記送電側コイル駆動回路の供給電圧を制御することにより送電電力を制御することを特徴とする、請求項1に記載の非接触給電装置。
【請求項4】
前記送電電力制御手段として、前記交流波形生成器の出力にスイッチやゲート回路を挿入し、前記交流波形生成器のパルス出力を送電側コイル駆動回路に通したり、遮断することにより送電電力を制御することを特徴とする、請求項1に記載の非接触給電装置。
【請求項5】
前記送電電力制御手段として、前記交流波形生成器の出力パルスの周波数を制御することにより送電電力を制御することを特徴とする、請求項1に記載の非接触給電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触給電装置に関し、特に非接触送電装置の送電電力制御技術に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
近年、各種電気機器の充電、電気自動車への給電等の幅広い分野において、非接触で電力を伝送する非接触給電技術が用いられるようになってきている。非接触給電装置では、送受コイル間の相対位置の変動に伴う結合係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。例えば送受コイルが近づきすぎた場合は、受電側出力電圧が必要以上に上昇し、それに伴い出力電流も増加するが、例えば特許文献1には、受電側電圧が上昇した場合は、受電側から通信で送電側に制御信号を送り、送電側の出力を調整することにより、受電側の出力電流の増加を抑制する技術が開示されており、また例特許文献2には、受電側の出力電流が想定より大きくなった場合は放電回路を通して放電することにより、通信することなく出力電流の増加を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−207764号公報
特開2019−22445号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述のように結合係数が変動した時、受電側の出力電圧が変動することになる。その変動を二次側のDC−DCコンバータのスイッチングを変更することによって変動を吸収する制御が特許文献1に記載されているが、特許文献1に記載の制御では以下のような問題点がある。
【0005】
第1に、送電側と受電側の通信が途絶した場合に、送電電力が高いまま動作することになり、電池および車載側充電回路が過熱するという問題がある。
【0006】
第2に、結合係数の変動速度が高くなり、送電側制御回路と受電側制御回路の通信速度を上回った場合に、一次側の制御のみでは充電電力変動を抑制しきれないという問題がある。
【0007】
また、特許文献2の技術では、送電側と受電側の通信が途絶した場合に、前記加熱の問題は回避できるが、余分な電流を放電回路で熱に変換するので、電力の無駄が生じるという問題がある。
【0008】
本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、送受コイル間の結合係数が変動しても、無線通信することなく、受電側の出力電圧あるいは出力電流を制御することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【0010】
本発明に係る非接触給電装置の第1の構成は、送電側コイルと、前記送電側コイルに交流電力を給電する送電側コイル駆動手段と、前記送電側コイル駆動手段に通電するパルス波形を生成する交流波形生成器と、前記交流波形生成器の前記パルス波形に基づいて送電電力を制御する送電電力制御手段とを備え、前記送電側コイルから、外部の受電側装置に備えられた受電側コイルに対して電力を非接触で給電する非接触給電装置において用いられる送電側コイルで消費される電力を検出する手段を有している非接触給電装置であって、
前記非接触給電装置は、前記送電側コイル駆動手段から前記送電側コイルに通電される電圧波形に相似な波形である送電側コイル駆動電圧検出波形を生成する送電側コイル駆動電圧波形検出手段と、前記送電側コイルに通電される電流の波形に相似な波形である送電側コイル電流検出波形を生成する送電側コイル電流波形検出手段と、
前記送電側コイル駆動電圧検出波形と前記送電側コイル電流検出波形とを乗算する乗算器と、前記乗算器出力から直流に近い低い周波数の成分のみを取り出す低域通過フィルタにより、送電側コイルで消費される電力を検出する手段と、
前記送電電力制御手段において前記送電側コイルで消費される電力を制御するための波形を変化させる手段と、を備え、
前記送電側コイルでの消費電力が一定になるように制御できることを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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