JP5794203B2 - 送電装置、受電装置、車両、および非接触給電システム - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態に従う車両給電システム(非接触給電システム)10の全体構成図である。図1を参照して、車両給電システム10は、車両100と、送電装置200とを備える。車両100は、受電部110と、通信部160とを含む。また、送電装置200は、電源装置210と、送電部220と、通信部230とを含む。
図3は、送電装置200から車両100への電力伝送時の等価回路図である。図3を参照して、送電装置200の送電部220は、共振コイル221と、可変キャパシタ222,223とを含む。
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2} … (2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、送電部90および受電部91の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図5に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル94および共振コイル99の相対的な位置関係は固定とし、さらに、送電部90に供給される電流の周波数は一定である。
図5から明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、受電部91の固有周波数の10%以下の範囲となるように送電部90および受電部91の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が受電部91の固有周波数の5%以下となるように送電部90および受電部91の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
ところで、上述のような構成のコイルユニットにおいては、合成容量Cが同じであっても、各キャパシタの容量が異なると、送電部と受電部との結合度が変化することによって、電力伝送効率が変化し得る。
なお、本発明のようなコイルユニットの構成は、図2のように送電部および受電部の双方に設けられることは必ずしも必要ではなく、送電部および受電部の少なくとも一方に設けられればよい。
また、可変キャパシタについては、容量を連続的に変化させることができるものであってもよいし、たとえば、図17に示されるように、互いに並列に接続された複数のキャパシタを、スイッチで切換えることによって容量を変化させるようにしてもよい。
Claims (14)
- 電気負荷に供給する電力を送電装置から非接触で受電するための受電装置であって、
前記送電装置から非接触で受電する受電部と、
前記受電部を制御する制御装置とを備え、
前記受電部は、
前記電気負荷に電気的に接続されるコイルと、
前記コイルと前記電気負荷との間に、前記コイルと直列に接続される第1の可変容量部と、
前記コイルに並列に接続される第2の可変容量部とを含み、
前記制御装置は、調整可能範囲において前記送電装置と前記受電装置との間の電力伝送効率がより大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された前記合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、受電装置。 - 前記制御装置は、前記送電装置と前記受電装置との間の電力伝送効率に応じて、前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、請求項1に記載の受電装置。
- 前記制御装置は、前記電力伝送効率が予め定められたしきい値を上回るように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、請求項2に記載の受電装置。
- 前記送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項1に記載の受電装置。 - 前記送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記送電部と前記受電部との結合係数は0.1以下である、請求項1に記載の受電装置。 - 送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁
界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項1に記載の受電装置。 - 前記第1および第2の可変容量部は、キャパシタを含み、前記キャパシタの容量を変更できるように構成される、請求項1に記載の受電装置。
- 請求項1に記載の受電装置と、
前記受電装置で受電した電力を蓄える蓄電装置とを備える、車両。 - 電源からの電力を受電装置へ非接触で供給する送電装置であって、
前記受電装置へ非接触で送電する送電部と、
前記送電部を制御する制御装置とを備え、
前記送電部は、
前記電源に電気的に接続されるコイルと、
前記電源と前記コイルとの間に、前記コイルと直列に接続される第1の可変容量部と、
前記コイルに並列に接続される第2の可変容量部とを含み、
前記制御装置は、調整可能範囲において前記送電装置と前記受電装置との間の電力伝送効率がより大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された前記合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、送電装置。 - 前記第1および第2の可変容量部は、キャパシタを含み、前記キャパシタの容量を変更できるように構成される、請求項9に記載の送電装置。
- 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
前記送電装置に含まれ、電源に電気的に接続される送電コイルを有する送電部と、
前記車両に含まれ、電気負荷に電気的に接続される受電コイルを有する受電部と、
前記送電部および前記受電部を制御するための制御装置とを備え、
前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、当該コイルに直列に接続される第1の可変容量部と、当該コイルに並列に接続される第2の可変容量部とを有し、
前記制御装置は、調整可能範囲内において前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率がより大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された前記合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、非接触給電システム。 - 前記第1および第2の可変容量部は、キャパシタを含み、前記キャパシタの容量を変更できるように構成される、請求項11に記載の非接触給電システム。
- 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
前記送電装置に含まれ、電源に電気的に接続される送電コイルを有する送電部と、
前記車両に含まれ、電気負荷に電気的に接続される受電コイルを有する受電部と、
前記送電部および前記受電部を制御するための制御装置とを備え、
前記送電コイルは、前記送電コイルと前記電源との間に、前記送電コイルと直列に接続される第1の可変容量部と、前記送電コイルに並列に接続される第2の可変容量部とを有し、
前記受電コイルは、前記受電コイルと前記電気負荷との間に、前記受電コイルと直列に接続される第3の可変容量部と、前記受電コイルに並列に接続される第4の可変容量部とを有し、
前記制御装置は、前記受電コイルにおける前記第3および第4の可変容量部を変化させない状態で、調整可能範囲内において前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率がよ
り大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整し、
前記制御装置は、その後、前記送電コイルにおける前記第1および第2の可変容量部を変化させない状態で、調整可能範囲内において前記電力伝送効率がより大きくなるように前記第3および第4の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第3および第4の可変容量部の容量を調整する、非接触給電システム。 - 送電装置から車両へ非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
前記送電装置に含まれ、電源に電気的に接続される送電コイルを有する送電部と、
前記車両に含まれ、電気負荷に電気的に接続される受電コイルを有する受電部と、
前記送電部および前記受電部を制御するための制御装置とを備え、
前記送電コイルは、前記送電コイルと前記電源との間に、前記送電コイルと直列に接続される第1の可変容量部と、前記送電コイルに並列に接続される第2の可変容量部とを有し、
前記受電コイルは、前記受電コイルと前記電気負荷との間に、前記受電コイルと直列に接続される第3の可変容量部と、前記受電コイルに並列に接続される第4の可変容量部とを有し、
前記制御装置は、前記送電コイルにおける前記第1および第2の可変容量部を変化させない状態で、調整可能範囲内において前記送電部と前記受電部との間の電力伝送効率がより大きくなるように前記第3および第4の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第3および第4の可変容量部の容量を調整し、
前記制御装置は、その後、前記受電コイルにおける前記第3および第4の可変容量部を変化させない状態で、調整可能範囲内において前記電力伝送効率がより大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の合成容量を決定し、その後、決定された合成容量を維持しながら、前記電力伝送効率がさらに大きくなるように前記第1および第2の可変容量部の容量を調整する、非接触給電システム。
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