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技術 無線電力伝送システム、送電装置及び受電装置

出願人 株式会社東芝
発明者 鈴木正俊兼清靖弘司城徹
出願日 2016年9月14日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-179962
公開日 2018年3月22日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2018-046671
状態 特許登録済
技術分野 電磁波による給配電方式
主要キーワード ソレノイド巻 放射磁界 PR基 受電系統 ノイズ強度 コイル形 送電周波数 直流電圧変換器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

無線電力伝送時に発生する漏洩磁界の強度を低減する。

解決手段

本発明の実施形態としての無線電力伝送システムは、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力に応じた磁界を発生させる少なくとも1つの送電系統を含む送電装置と、前記磁界を介して、前記送電装置から交流電力を受電し、前記交流電力に応じた電力負荷に供給する少なくとも1つの受電系統を含む受電装置とを備える。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうちのいずれか1つである第1系統が、第1DC/DCコンバータを含む。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうち前記第1系統と異なる1つである第2系統が、第2DC/DCコンバータを含む。前記第1DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる。

概要

背景

無線電力伝送システムでは、送電装置から受電装置無線電力伝送する。送電装置は、商用の交流電源交流電力直流電力に変換するAC/DCコンバータ、AC/DCコンバータの出力電圧を、任意の電圧に変換するDC/DCコンバータ、DC/DCコンバータの出力電力から高周波電力を生成するインバータ、高周波電力に応じた磁界を生成する送電共振器とを備える。送電共振器は、コイルコンデンサとを備える。高周波電力は、コイルとコンデンサから構成される共振回路共振周波数を含む。これにより効率的な伝送を実現する。受電装置は、送電共振器から送電される磁界により電力を受電する受電共振器と、受電共振器で得られた交流電力を直流電力に変換する整流器と、整流器の出力電圧をバッテリに合わせた電圧に変換するDC/DCコンバータとを備える。受電装置はバッテリに接続され、DC/DCコンバータの出力電圧がバッテリに供給される。無線電力伝送システムでは、送電共振器から受電共振器に向かい空間に放射される磁界によって電力が伝播される。この漏洩磁界の強度は、電波法に代表される法令準拠される値以下にすることが必要である。

この要求を満たすための技術として、複数の送電系統と、複数の受電系統とを用い、複数の送電系統から放射される磁界が打ち消しあうように、複数の送電系統から放射される磁界の位相を調整することで、漏洩磁界を低減するものが知られている。しかし、本技術を用いた場合でも、送電側および受電側にDC/DCコンバータを設ける場合、DC/DCコンバータの動作周波数、すなわちスイッチング周波数に起因する不要ノイズ、ならびにこの不要ノイズと無線電力伝送搬送周波数とで混成される合成ノイズについては、互いに打ち消し合う位相関係にはならない。このため、漏洩磁界の低減効果は無く、逆にノイズ強度を強めあう問題があった。

概要

無線電力伝送時に発生する漏洩磁界の強度を低減する。本発明の実施形態としての無線電力伝送システムは、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力に応じた磁界を発生させる少なくとも1つの送電系統を含む送電装置と、前記磁界を介して、前記送電装置から交流電力を受電し、前記交流電力に応じた電力を負荷に供給する少なくとも1つの受電系統を含む受電装置とを備える。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうちのいずれか1つである第1系統が、第1DC/DCコンバータを含む。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうち前記第1系統と異なる1つである第2系統が、第2DC/DCコンバータを含む。前記第1DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる。

目的

本発明の実施形態は、無線電力伝送時に発生する漏洩磁界の強度を低減する無線電力伝送システム、送電装置および受電装置を提供する

効果

実績

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請求項1

直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力に応じた磁界を発生させる少なくとも1つの送電系統を含む送電装置と、前記磁界を介して、前記送電装置から交流電力を受電し、前記交流電力に応じた電力負荷に供給する少なくとも1つの受電系統を含む受電装置とを備え、前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうちのいずれか1つである第1系統が、第1DC/DCコンバータを含み、前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうち前記第1系統と異なる1つである第2系統が、第2DC/DCコンバータを含み、前記第1DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる無線電力伝送システム

請求項2

前記第1DC/DCコンバータと前記第2DC/DCコンバータの動作周波数の差の絶対値は、所定の測定方法による周波数分解能以上である請求項1に記載の無線電力伝送システム。

請求項3

前記第1系統は、前記少なくとも1つの送電系統のうちの1つであり、前記第2系統は、前記少なくとも1つの受電系統のうちの1つである請求項1または2に記載の無線電力伝送システム。

請求項4

前記第1系統および前記第2系統のそれぞれは、前記少なくとも1つの送電系統のうちの異なる1つである請求項1または2に記載の無線電力伝送システム。

請求項5

前記少なくとも1つの受電系統のうちの1つである第3系統は、第3DC/DCコンバータを備え、前記第3DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第1DC/DCコンバータおよび前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる請求項4に記載の無線電力伝送システム。

請求項6

前記第1系統および前記第2系統のそれぞれは、前記少なくとも1つの受電系統のうちの異なる1つである請求項1または2に記載の無線電力伝送システム。

請求項7

前記少なくとも1つの送電系統のうちの1つである第4系統が第3DC/DCコンバータを含み、前記第3DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第1DC/DCコンバータおよび前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる請求項6に記載の無線電力伝送システム。

請求項8

前記少なくとも1つの送電系統のうちの1つである第5系統は、第1AC/DCコンバータを含み、前記少なくとも1つの送電系統のうち前記第5系統と異なる1つである第6系統は、第2AC/DCコンバータを含み、前記第1AC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2AC/DCコンバータの動作周波数と異なる請求項1ないし7のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。

請求項9

前記第1AC/DCコンバータと前記第2AC/DCコンバータの動作周波数の差の絶対値は、所定の測定方法による周波数分解能以上である請求項8に記載の無線電力伝送システム。

請求項10

それぞれ直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力に応じた磁界を受電装置へ放射することにより、前記受電装置へ無線電力伝送を行う第1送電系統および第2送電系統を備え、前記第1送電系統は、第1DC/DCコンバータを含み、前記第2送電系統は、第2DC/DCコンバータを含み、前記第1DC/DCコンバータと前記第2DC/DCコンバータの動作周波数は、互いに異なる送電装置。

請求項11

それぞれ送電装置から放射された磁界を介して交流電力を受電し、前記交流電力に応じた電力を負荷に供給する第1受電系統および第2受電系統を備え、前記第1受電系統は、第1DC/DCコンバータを含み、前記第2受電系統は、第2DC/DCコンバータを含み、前記第1DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる受電装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、無線電力伝送システム送電装置及び受電装置に関する。

背景技術

0002

無線電力伝送システムでは、送電装置から受電装置に無線電力伝送する。送電装置は、商用の交流電源交流電力直流電力に変換するAC/DCコンバータ、AC/DCコンバータの出力電圧を、任意の電圧に変換するDC/DCコンバータ、DC/DCコンバータの出力電力から高周波電力を生成するインバータ、高周波電力に応じた磁界を生成する送電共振器とを備える。送電共振器は、コイルコンデンサとを備える。高周波電力は、コイルとコンデンサから構成される共振回路共振周波数を含む。これにより効率的な伝送を実現する。受電装置は、送電共振器から送電される磁界により電力を受電する受電共振器と、受電共振器で得られた交流電力を直流電力に変換する整流器と、整流器の出力電圧をバッテリに合わせた電圧に変換するDC/DCコンバータとを備える。受電装置はバッテリに接続され、DC/DCコンバータの出力電圧がバッテリに供給される。無線電力伝送システムでは、送電共振器から受電共振器に向かい空間に放射される磁界によって電力が伝播される。この漏洩磁界の強度は、電波法に代表される法令準拠される値以下にすることが必要である。

0003

この要求を満たすための技術として、複数の送電系統と、複数の受電系統とを用い、複数の送電系統から放射される磁界が打ち消しあうように、複数の送電系統から放射される磁界の位相を調整することで、漏洩磁界を低減するものが知られている。しかし、本技術を用いた場合でも、送電側および受電側にDC/DCコンバータを設ける場合、DC/DCコンバータの動作周波数、すなわちスイッチング周波数に起因する不要ノイズ、ならびにこの不要ノイズと無線電力伝送搬送周波数とで混成される合成ノイズについては、互いに打ち消し合う位相関係にはならない。このため、漏洩磁界の低減効果は無く、逆にノイズ強度を強めあう問題があった。

先行技術

0004

国際公開2015/097806号

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の実施形態は、無線電力伝送時に発生する漏洩磁界の強度を低減する無線電力伝送システム、送電装置および受電装置を提供する。

課題を解決するための手段

0006

本発明の実施形態としての無線電力伝送システムは、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力に応じた磁界を発生させる少なくとも1つの送電系統を含む送電装置と、前記磁界を介して、前記送電装置から交流電力を受電し、前記交流電力に応じた電力を負荷に供給する少なくとも1つの受電系統を含む受電装置とを備える。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうちのいずれか1つである第1系統が、第1DC/DCコンバータを含む。前記少なくとも1つの送電系統および前記少なくとも1つの受電系統のうち前記第1系統と異なる1つである第2系統が、第2DC/DCコンバータを含む。前記第1DC/DCコンバータの動作周波数は、前記第2DC/DCコンバータの動作周波数と異なる。

図面の簡単な説明

0007

第1実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す図。
送電共振器の構成例を示す図。
漏洩磁界におけるノイズ成分電界強度上昇の抑制効果を説明する図。
第1実施形態に係る無線電力伝送システムの他の構成例を示す図。
第2実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す図。
第3実施形態これら複数の動作周波数の関係の一例を示す図。
第4実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す図。
第5実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す図。
第6実施形態これら複数の動作周波数の関係の一例を示す図。
第7本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す図。

実施例

0008

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

0009

図1に、本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す。本システムは、無線で高周波電力を送電する送電装置と、送電装置から高周波電力を受電する受電装置とを備える。

0010

送電装置は、交流電源101と、AC/DCコンバータ(交流直流電圧変換器)102と、DC/DCコンバータ(直流/直流電圧変換器)103と、インバータ104と、送電共振器105とを備える。交流電源101と、AC/DCコンバータ102と、DC/DCコンバータ103と、インバータ104と、送電共振器105は、送電系統を構成する。ここでは送電装置は、1つの送電系統を備える。

0011

交流電源101は、一定周波数交流電圧を供給するものである。交流電源101の例として、商用電源がある。商用電源は、例えば、周波数50Hzまたは60Hzであって、単相100Vや3相200Vの交流電圧を出力する装置である。交流電源101は、任意の電源で構わない。

0012

AC/DCコンバータ102は、交流電源101に電線ケーブル等)を介して接続されており、交流電源101から供給される交流電圧を、直流電圧に変換する回路である。

0013

DC/DCコンバータ103は、AC/DCコンバータ102に電線を介して接続されており、AC/DCコンバータ102から供給される直流電圧を、異なる直流電圧に変換(昇圧または降圧)する回路である。DC/DCコンバータ103は、半導体スイッチ等のスイッチング素子を含み、スイッチング素子を一定の動作周波数で動作させることで、DC/DC変換を行う。DC/DCコンバータ103の動作周波数は、半導体スイッチのスイッチング周波数に相当する。

0014

インバータ104は、DC/DCコンバータ103に電線を介して接続されており、DC/DCコンバータ103から供給される直流電圧に基づき、交流電力(交流電圧および交流電流)を生成する回路である。ここでは、交流電力として、高周波電力を生成するが、高周波電力でなくてもかまわない。

0015

送電共振器105は、インバータ104に、電線を介して接続されている。送電共振器105はコイルとインダクタとを含む。送電共振器105は、インバータ104から供給される高周波電力に応じた磁界を発生させ、当該磁界を、受電装置の受電共振器に結合させることで、高周波電力を無線伝送する。一例として、無線伝送する電力の周波数は、送電共振器の共振周波数に一致もしくは近似する。これにより、送電効率を高めることができる。

0016

図2(A)〜図2(C)に、送電共振器105の構成例を示す。例えば、図2(A)に示すように、コイル292の一端側に容量282を直列に接続して送電共振器105を構成してもよい。容量282を、図2(A)とは反対側、すなわち、コイル292の他端側に直列接続してもよい。図2(B)に示すように、コイル292の両側に容量282a、282bを接続して送電共振器105を構成してもよいし、図2(C)に示すように、複数のコイル292a、292bと、容量282aとを直列に接続して送電共振器105を構成してもよい。また、コイル292、292a、292bは、磁性体コア巻き付けてもよい。コイル形状としては、スパイラル巻、ソレノイド巻など、磁界結合が可能な任意の巻き方のコイルを用いてよい。送電共振器105の構成として、ここで述べた以外の構成も可能である。例えば送電共振器105は、コイルを含み、コンデンサを含まない構成も可能である。

0017

受電装置は、受電共振器201と、整流器202と、DC/DCコンバータ203とを備える。DC/DCコンバータ203は負荷装置204に接続されている。受電共振器201と、整流器202と、DC/DCコンバータ203は、受電系統を構成する。受電系統と送電系統を総称して、系統と呼ぶ。

0018

受電共振器201は、送電共振器105と磁界を介して結合して、高周波電力を受電する。受電共振器201は、コイルとインダクタとを含む。受電共振器201の共振周波数は、一例として、高周波電力の周波数と一致または近似している。受電共振器201の構成例としては、送電共振器105と同様、図2(A)〜図2(C)に示したものなどを用いることができる。

0019

送電共振器105および受電共振器201の配置は、空間を介して磁気結合可能であれば任意でよい。

0020

整流器202は、受電共振器201に電線を介して接続されており、受電共振器201から供給される高周波電力を直流電力(直流電圧および直流電流)に変換する回路である。

0021

DC/DCコンバータ203は、整流器202に電線を介して接続されており、整流器202から出力される一定の直流電圧を入力として、負荷装置204で利用可能な電圧(当該一定の直流電圧よりも高い、あるいは、同一、あるいは、低い電圧)を出力する回路である。DC/DCコンバータ203の後段には、電線を介して、負荷装置204が接続されている。

0022

負荷装置204は、DC/DCコンバータ203から入力される電力を蓄積または消費する装置である。そのような装置の例として、例えば電力を蓄積(充電)するバッテリ、電力を消費する抵抗体等である。抵抗体の例としては、モータがある。本実施形態では主に負荷装置204がバッテリの場合を想定する。

0023

本実施形態では、送電側に設けられたDC/DCコンバータ103の動作周波数



が、受電側に設けられたDC/DCコンバータ203の動作周波数



と異なっていることを特徴の1つとする。具体的に、動作周波数



と、動作周波数



との差の絶対値が、α[Hz]以上離れている。すなわち、以下の関係が成立する。




α[Hz]は、本実施形態で想定している電磁界強度測定方法周波数分解能に相当する。本実施形態ではαが200[Hz]である場合を想定する。測定方法としては、一例として、「高周波利用設備基準に規定される測定方法」や「CISPR基準に規定される測定方法」等がある。

0024

このように両DC/DCコンバータの動作周波数を異ならせることになり、送電側のDC/DCコンバータ103のスイッチング動作に起因するノイズ成分と、受電側のDC/DCコンバータ203のスイッチング動作に起因するノイズ成分とが、互いに強めあう現象を回避できる。これにより、無線電力伝送時に発生する漏洩磁界に含まれるノイズ成分の強度を低減できる。以下、これについてさらに詳しく説明する。

0025

無線電力伝送時に送電共振器から放射されて、受電共振器と結合する電磁界には、送電側のDC/DCコンバータ103と受電側のDC/DCコンバータ203とのスイッチング動作に起因するノイズ成分(スイッチングノイズ)が含まれる。ノイズ成分は、スイッチング周波数と同じ周波数成分を含む。よって、DC/DCコンバータ103、203の動作周波数が同じである場合、漏洩磁界において、これらのノイズ成分が強め合い(加算され)、ノイズ成分の強度が上昇する問題がある。

0026

図3(A)は、DC/DCコンバータ103、203の動作周波数が同じ場合に、これらのスイッチング動作に起因するノイズ成分が強め合う状態を示す。DC/DCコンバータ103の動作周波数



と、DC/DCコンバータ203の動作周波数



が同じため、これらのDC/DCコンバータのスイッチング動作に起因するノイズ成分が加算されている。換言すれば、これらの動作周波数の差の絶対値が、使用する測定方法の周波数分解能である200[Hz]未満であるため、これらのノイズ成分は、互いに加算された状態で観測される。

0027

図3(B)は、本実施形態に従って、動作周波数



を、動作周波数



より、α(ここでは200)[Hz]以上低くしたことにより、ノイズ成分の加算を回避した状態を示す。周波数分解能である200[Hz]以上離れているため、これらのノイズ成分は、互いに分離された状態で観測される。このように両者の動作周波数の差の絶対値が、200[Hz]以上になるように、DC/DCコンバータ103、203の動作周波数(スイッチング周波数)を設定することで、無線電力伝送時に発生する漏洩磁界に含まれるノイズ成分の強度を低減することができる。

0028

図3(B)の例では、動作周波数



が、動作周波数



より低かったが、逆に、動作周波数



が、動作周波数



より低くてもよい。

0029

なお、無線電力伝送の送電周波数(または、送電共振器および受電共振器の共振周波数)と、DC/DCコンバータ103、203の動作周波数との関係は任意でよい。すなわち、どちらの周波数が高くても、低くてもかまわない。

0030

DC/DCコンバータ103、203の動作周波数の設定は、製品の製造時または出荷時または設置時に行ってもかまわない。または、使用時に、送電装置および受電装置間で互いに無線通信を行って、DC/DCコンバータ103、203の動作周波数を決定してもよい。

0031

送電装置および受電装置間で無線通信を行う無線電力伝送システムの構成例を図4に示す。送電装置および受電装置は、それぞれ無線通信回路108、208と、DC/DCコンバータ103、203の動作を制御する制御回路107、207とを備える。それぞれの制御回路107、207は、無線通信回路108、208を介して、情報を送受信することで、互いにα以上離れた動作周波数を決定し、決定した動作周波数を、DC/DCコンバータ102、203に設定する。なお、制御回路107は、DC/DCコンバータ103以外に、交流電源101、AC/DCコンバータ102、インバータ104の動作を制御してもよい。同様に、制御回路207は、DC/DCコンバータ203以外に、整流器202および負荷装置204の動作を制御してもよい。

0032

以上、本実施形態によれば、送電側のDC/DCコンバータの動作周波数と、受電側のDC/DCコンバータの動作周波数とが異なるため、無線電力伝送時に、これらのDC/DCコンバータのスイッチング動作に起因するノイズ成分が強めあうのを防止できる。

0033

(第2の実施形態)
図5は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す。本システムは、送電装置が2つの送電系統、すなわち第1送電系統および第2送電系統を備える。

0034

第1送電系統は、交流電源101Aと、AC/DCコンバータ102Aと、DC/DCコンバータ103Aと、インバータ104Aと、送電共振器105Aとを備える。第2送電系統は、交流電源101Bと、AC/DCコンバータ102Bと、DC/DCコンバータ103Bと、インバータ104Bと、送電共振器105Bとを備える。

0035

第1送電系統および第2送電系統は、第1実施形態と同様に、インバータ104A、104Bで交流電流を生成し、生成した交流電流に応じた電磁界を送電共振器105A、105Bで発生させる。そして、第1送電系統および第2送電系統は、発生させた電磁界を受電共振器201に結合させることで、無線電力伝送を行う。受電装置の受電共振器201は、送電共振器105A、105Bの双方と電磁界を介して結合することで、送電装置から無線で電力を受電する。

0036

第1送電系統および第2送電系統の送電周波数は、同じ、または、ほぼ同じである。すなわち、インバータ104A、104Bの動作周波数は同じ、または、ほぼ同じである。ただし、インバータ104A、104Bが生成する交流電流の位相、すなわち、放射される電磁界の位相は、互いに逆相、すなわち180度の位相差になっている。これにより、任意の観測点において、送電共振器105A、105Bの放射電磁界が互いに打消し合い、送電周波数における漏洩磁界強度を低減できる。なお、位相差は、180度に限定されず、180度に対して30度等、一定の範囲内であれば、漏洩磁界強度の低減効果を得ることができる。

0037

ここで、DC/DCコンバータ103A、103Bの動作周波数は同じ



であるとする。このとき、DC/DCコンバータ103A、103Bの動作周波数



と、受電側のDC/DCコンバータ203の動作周波数



との差の絶対値が、α(ここでは200)[Hz]以上となっている。すなわち、第1の実施形態と同様、以下の関係が成立する。

0038

一例として、DC/DCコンバータ103A、103Bの動作周波数



は、DC/DCコンバータ203の動作周波数



より、α(ここでは200)[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。これにより、第1の実施形態と同様の理由で、送電側のDC/DCコンバータ103A、103Bのスイッチング動作に起因するノイズ成分と、受電側のDC/DCコンバータ203のスイッチング動作に起因するノイズ成分とが、互いに強めあう現象を回避できる。ただし、DC/DCコンバータ103A、103Bの動作周波数は同じため、これらのノイズ成分は互いに強めあう。ここでは、動作周波数



の方が動作周波数



より低かったが、逆に、動作周波数



の方が、動作周波数



より低くてもよい。また、αの値も200に限定されず、磁界強度の測定方法に応じて適宜決定さればよい。

0039

第1の実施形態と同様に送電装置および受電装置のそれぞれに、制御回路および無線通信回路を配置してもよい。このとき、各制御回路が、無線通信回路を介して情報を送受信することで、DC/DCコンバータ103A、103BおよびDC/DCコンバータ203の動作周波数を決定し、決定した動作周波数をこれらのDC/DCコンバータに設定してもよい。

0040

(第2の実施形態の変形例)
AC/DCコンバータが、スイッチング素子を用いたスイッチング動作により変換動作を行う構成の場合、DC/DCコンバータと同様に、スイッチング周波数(動作周波数)に応じたスイッチングノイズが発生する。このとき、送電装置からの放射磁界には、スイッチング動作に起因するノイズ成分(スイッチングノイズ)が含まれる。このノイズ成分は、スイッチング周波数と同じ周波数成分を含む。したがって、図5のAC/DCコンバータ102A、102Bがともに同じ動作周波数を有する場合、これらのノイズ成分が強めあう関係にあるため、漏洩磁界における動作周波数の電界強度が高くなる。そこで、この場合、AC/DCコンバータ102A、102Bの動作周波数が異なるように、より詳細には、これらの差の絶対値がα(ここでは200とする)[Hz]以上になるように、AC/DCコンバータ102A、102Bの動作周波数(スイッチング周波数)を設定してもよい。これにより、無線電力伝送時に発生する漏洩磁界に含まれるノイズ成分の強度を低減することができる。

0041

(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図は、第2の実施形態と同じ図5である。第2の実施形態との違いは、送電側のDC/DCコンバータ103A、103Bおよび受電側のDC/DCコンバータ203の動作周波数の関係が異なる点である。

0042

本実施形態では、DC/DCコンバータ103Aの動作周波数



、DC/DCコンバータ103Bの動作周波数



、DC/DCコンバータ203の動作周波数



について、2つの動作周波数の組み合わせが、いずれもα(ここでは200)[Hz]もしくはそれ以上の周波数差を有している。すなわち、以下の式が成立する。

0043

図6は、これら3つの動作周波数の関係の一例を示す。DC/DCコンバータ103Bの動作周波数



は、DC/DCコンバータ103Aの動作周波数



より、α[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。また、DC/DCコンバータ103Aの動作周波数



は、DC/DCコンバータ203の動作周波数



より、α[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。このため、これらの3つのDC/DCコンバータ103A、103B、203のスイッチング動作に起因するノイズ成分は互いに強めあう関係にならない。これにより、無線電力伝送時における漏洩磁界のノイズ成分の強度を低減できる。なお、図6に示したこれら3つの動作周波数の大小関係は一例であり、2つの動作周波数の差の絶対値がα以上であれば、どのような大小関係でもよい。

0044

(第4の実施形態)
図7は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す。第3の実施形態との違いは、受電装置がDC−DCコンバータを備えない点である。それ以外は、第3の実施形態と同様である。特に、DC/DCコンバータ103A、103Bの動作周波数の差の絶対値はα以上である。したがって、第3の実施形態と同様、これらのDC/DCコンバータ103A、103Bのスイッチング動作に起因するノイズ成分は互いに強めあう関係にならない。これにより、無線電力伝送時における漏洩磁界のノイズ成分の強度を低減できる。

0045

(第5の実施形態)
図8は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す。本システムは、受電装置が2つの受電系統、すなわち第1受電系統および第2受電系統を備える。

0046

第1受電系統は、受電共振器201Aと、整流器202Aと、DC/DCコンバータ203Aとを備える。DC/DCコンバータ203Aは負荷装置204Aに接続されている。第2受電系統は、受電共振器201Bと、整流器202Bと、DC/DCコンバータ203Bとを備える。DC/DCコンバータ203Bは負荷装置204Bに接続されている。受電共振器201A、201Bは、送電共振器105と磁界を介して結合して、高周波電力を受電する。受電共振器201A、201Bの共振周波数は、一例として同じもしくは近似している。

0047

ここで、受電側のDC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数は同じ



である。このとき、DC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数



と、送電側のDC/DCコンバータ103の動作周波数



との差の絶対値が、α(ここでは200)[Hz]以上となっている。すなわち、以下の関係が成立する。

0048

一例として、DC/DCコンバータ103の動作周波数



は、DC/DCコンバータ203A、203の動作周波数



より、α[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。よって、第1の実施形態と同様の理由で、送電側のDC/DCコンバータ103のスイッチング動作に起因するノイズ成分と、受電側のDC/DCコンバータ203A、203Bのスイッチング動作に起因するノイズ成分とが、互いに強めあう現象を回避できる。ただし、DC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数は同じため、これらのノイズ成分は互いに強めあう。ここでは、動作周波数



の方が動作周波数



より低かったが、逆に、動作周波数



の方が、動作周波数



より低くてもよい。また、αの値も200に限定されず、磁界強度の測定方法に応じて適宜決定さればよい。

0049

第1の実施形態と同様に送電装置および受電装置のそれぞれに、制御回路および無線通信回路を配置してもよい。このとき、各制御回路が、無線通信回路を介して情報を送受信することで、DC/DCコンバータ103およびDC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数を決定し、決定した動作周波数をこれらのDC/DCコンバータに設定してもよい。

0050

(第6の実施形態)
第6の実施形態に係る無線電力伝送システムのブロック図は、第5の実施形態と同じ図8である。第5の実施形態との違いは、送電側のDC/DCコンバータ103および受電側のDC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数の関係が異なる点である。

0051

本実施形態では、DC/DCコンバータ103の動作周波数



、DC/DCコンバータ203Aの動作周波数



、DC/DCコンバータ203Bの動作周波数



について、2つの動作周波数の組み合わせが、いずれもα(ここでは200)[Hz]もしくはそれ以上の周波数差を有している。すなわち、以下の式が成立する。

0052

図9は、これら3つの動作周波数の関係の一例を示す。DC/DCコンバータ103の動作周波数



は、DC/DCコンバータ203Aの動作周波数



より、α[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。また、DC/DCコンバータ203Aの動作周波数



は、DC/DCコンバータ203Bの動作周波数



より、α[Hz]もしくはそれ以上、低い値となっている。このため、これらの3つのDC/DCコンバータ103、203A、203Bのスイッチング動作に起因するノイズ成分は互いに強めあう関係にならない。これにより、無線電力伝送時における漏洩磁界のノイズ成分の強度は低減される。なお、図9に示したこれら3つの動作周波数の大小関係は一例であり、2つの動作周波数の差の絶対値がα以上であれば、どのような大小関係でもよい。

0053

(第7の実施形態)
図10は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成を示す。第6の実施形態との違いは、送電装置がDC−DCコンバータを備えない点である。それ以外は、第6の実施形態と同様である。特に、DC/DCコンバータ203A、203Bの動作周波数の差の絶対値はα以上である。このため、第6の実施形態と同様、これらのDC/DCコンバータ203A、203Bのスイッチング動作に起因するノイズ成分は互いに強めあう関係にならない。これにより、無線電力伝送時における漏洩磁界のノイズ成分の強度を低減できる。

0054

(その他の実施形態)
前述した各実施形態では、送電系統数は1もしくは2であった。また、受電系統数も1もしくは2であった。しかしながら、送電系統数は3以上でもよい。また、受電系統数も3以上でもよい。この場合、各実施形態で示したように、任意の複数のDC/DCコンバータ間で動作周波数(スイッチング周波数)が異なるように、DC/DCコンバータの動作周波数を設定することで、漏洩磁界のノイズ成分の強度を低減する効果を得ることができる。

0055

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

0056

101:交流電源
102:AC/DCコンバータ
103:DC/DCコンバータ
104:インバータ(交流電圧生成器
105:送電共振器
201:受電共振器
202:整流器
203:DC/DCコンバータ
204:負荷装置

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