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公開番号2025019398
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023122997
出願日2023-07-28
発明の名称非接触給電システム、および、送電装置
出願人株式会社ダイヘン
代理人個人,個人
主分類H02J 50/12 20160101AFI20250131BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】送電開始前に目標電力を送電できるかどうか判定でき、送電開始から送電電力が目標電力に達するまでの時間をできるだけ短くできる非接触給電システムを提供する。
【解決手段】非接触給電システムC1は、送電装置Aから受電装置Bに非接触で電力を伝送する。送電装置Aは、高周波電源装置1と、高周波電力を入力される送電ユニット2と、高周波電源装置1を制御する制御装置5とを備えている。受電装置Bは、受電ユニット3と、受電ユニット3が送電ユニット2から受電した高周波電力を整流して直流電力を出力する整流平滑回路4とを備えており、整流平滑回路4が出力する直流電力を蓄電装置Dに供給する。制御装置5は、蓄電装置Dへの充電電力の送電開始前に、充電電力より小さい試験電力を高周波電源装置1に出力させることで、受電装置Bが目標電力を出力できるための、高周波電源装置1が出力する高周波電力の適切周波数fxを決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
送電装置から受電装置に非接触で電力を伝送する非接触給電システムであって、
前記送電装置は、
高周波電力を出力する高周波電源装置と、
送電コイルを有し、かつ、前記高周波電源装置が出力する高周波電力を入力される送電ユニットと、
前記高周波電源装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記受電装置は、
前記送電コイルに磁気的に結合される受電コイルを有する受電ユニットと、
前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電した高周波電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、
を備え、
前記整流回路が出力する直流電力を蓄電装置に供給し、
前記制御装置は、前記蓄電装置への充電電力の送電開始前に、前記充電電力より小さい試験電力を前記高周波電源装置に出力させることで、前記受電装置が目標電力を出力できるための、前記高周波電源装置が出力する高周波電力の適切周波数を決定する、
非接触給電システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記受電装置の出力が開放状態のときと短絡状態のときにそれぞれ、前記高周波電源装置に試験周波数を設定して試験電力を送電させ、前記高周波電源装置の出力電圧および出力電流と、前記受電装置の出力電圧および出力電流とを検出した検出値に基づいて、前記送電ユニットおよび前記受電装置からなる２端子対回路の伝送線路のＦ行列またはＺ行列を算出し、算出された前記Ｆ行列または前記Ｚ行列に基づいて、前記受電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ目標値とした場合の前記高周波電源装置の出力電圧および出力電流を、判定電圧および判定電流として算出し、前記判定電圧および前記判定電流がどちらも定格以下である適切状態であるか否かを判定する周波数判定処理を行う、
請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記試験周波数として所定周波数範囲内の周波数を設定して前記周波数判定処理を行い、前記適切状態であると判定した場合の前記試験周波数を適切周波数に決定し、前記所定周波数範囲内の周波数のいずれにおいても前記適切状態でないと判定した場合、前記充電電力を送電できないと判断する、
請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記試験周波数を変化させて前記周波数判定処理を行い、前記適切状態であると判定された場合の前記判定電圧および前記判定電流の積である判定電力が最小となる前記試験周波数を探索し、探索結果の前記試験周波数を適切周波数に決定する、
請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
受電コイルを有する受電ユニットと、前記受電ユニットが受電した高周波電力を整流して直流電力を蓄電装置に出力する整流回路と、を有する受電装置に非接触で電力を供給する送電装置であって、
高周波電力を出力する高周波電源装置と、
前記受電装置の受電コイルに磁気的に結合される送電コイルを有し、かつ、前記高周波電源装置が出力する高周波電力を入力される送電ユニットと、
前記高周波電源装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置への充電電力の送電開始前に、前記充電電力より小さい試験電力を前記高周波電源装置に出力させることで、前記受電装置が目標電力を出力できるための、前記高周波電源装置が出力する高周波電力の適切周波数を決定する、
送電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力の送電を行う非接触給電システム、および、送電装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
負荷と電源とを直接接続することなく、電源が出力する電力を非接触で負荷に伝送する技術が開発されている。当該技術は、一般的に、非接触給電やワイヤレス給電と呼ばれている。当該技術は、携帯電話や家電製品、電気自動車、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）などへの給電に応用されている。
【０００３】
非接触給電では、高周波電源装置を備えている送電装置から、負荷に接続された受電装置に、非接触で送電を行う。送電装置には送電コイルが備えられており、受電装置には受電コイルが備えられている。送電コイルと受電コイルとが磁気的に結合されることで、非接触での送電が行われる。送電コイルと受電コイルとに位置ずれがある場合、送電コイルと受電コイルとの結合係数が小さくなって、効率よく電力を伝送することができない。例えば、特許文献１には、インバータ回路の出力電力の電流値を用いて、伝送効率が高くなる指令電圧値を算出し、指令電圧値を出力するようにインバータ回路を制御する非接触給電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１７４４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、伝送効率が高くなるように電圧を変化させる方法では、送電を開始してからでないと、目標電力を送電できるかどうか判定できない。また、送電を開始してから、送電電力が目標電力になるまでに時間がかかる。
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、送電開始前に目標電力を送電できるかどうか判定でき、かつ、送電開始から送電電力が目標電力に達するまでの時間をできるだけ短くできる非接触給電システム、および、送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】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される非接触給電システムは、送電装置から受電装置に非接触で電力を伝送する非接触給電システムであって、前記送電装置は、高周波電力を出力する高周波電源装置と、送電コイルを有し、かつ、前記高周波電源装置が出力する高周波電力を入力される送電ユニットと、前記高周波電源装置を制御する制御装置と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルに磁気的に結合される受電コイルを有する受電ユニットと、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電した高周波電力を整流して直流電力を出力する整流回路と、を備え、前記整流回路が出力する直流電力を蓄電装置に供給し、前記制御装置は、前記蓄電装置への充電電力の送電開始前に、前記充電電力より小さい試験電力を前記高周波電源装置に出力させることで、前記受電装置が目標電力を出力できるための、前記高周波電源装置が出力する高周波電力の適切周波数を決定する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御装置は、前記受電装置の出力が開放状態のときと短絡状態のときにそれぞれ、前記高周波電源装置に試験周波数を設定して試験電力を送電させ、前記高周波電源装置の出力電圧および出力電流と、前記受電装置の出力電圧および出力電流とを検出した検出値に基づいて、前記送電ユニットおよび前記受電装置からなる２端子対回路の伝送線路のＦ行列またはＺ行列を算出し、算出された前記Ｆ行列または前記Ｚ行列に基づいて、前記受電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ目標値とした場合の前記高周波電源装置の出力電圧および出力電流を、判定電圧および判定電流として算出し、前記判定電圧および前記判定電流がどちらも定格以下である適切状態であるか否かを判定する周波数判定処理を行う。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御装置は、前記試験周波数として所定周波数範囲内の周波数を設定して前記周波数判定処理を行い、前記適切状態であると判定した場合の前記試験周波数を適切周波数に決定し、前記所定周波数範囲内の周波数のいずれにおいても前記適切状態でないと判定した場合、前記充電電力を送電できないと判断する。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御装置は、前記試験周波数を変化させて前記周波数判定処理を行い、前記適切状態であると判定された場合の前記判定電圧および前記判定電流の積である判定電力が最小となる前記試験周波数を探索し、探索結果の前記試験周波数を適切周波数に決定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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