JP6489212B2 - 固定チューニングおよび電力制限機能を有する可変距離ワイヤレス給電システム - Google Patents
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Description
1.発明の分野
本発明は、ワイヤレス給電に関する。より詳しくは、本発明は、高給電効率を提供するように、共鳴型ワイヤレス給電システムの送電コイルと受電コイルとの間の距離の変動を補償するワイヤレス給電システムに関する。
ワイヤレス給電システムを使用して、ケーブルまたはワイヤなどの直接的な物理接続を必要せず、機器に電力を供給することができる。ワイヤレス給電を行うために、静電結合、共鳴誘導結合、レーザ光およびマイクロ波ビームを含むさまざまな方法が使用されている。共鳴誘導結合を使用するワイヤレス給電システムは、比較的短いコイル離隔距離で、送電コイルから受電コイルに比較的効率的な給電を提供する。より具体的には、共鳴誘導結合は、レーザ光およびマイクロ波ビームなどの方法よりも安価であり、単純磁気誘導結合よりも利点を有する。単純磁気誘導結合は、例えば、充電マットの上面に直接配置された電動歯ブラシまたは携帯電話の充電に使用されているが、1コイル直径未満という非常に制限されたコイル離隔距離しか許されない。
上述した課題を解決するために、本発明の好ましい実施形態は、複雑な制御回路またはシステムを必要としない効率的なワイヤレス給電システムを提供する。
図1は、本発明の好ましい実施形態に含まれる典型的なワイヤレス給電システムを示す簡略回路図である。DC電源は、発振器制御駆動段に接続される。駆動段は、一次共鳴タンク回路を励振する。一次共鳴タンク回路は、一次共鳴コンデンサCpと、一次送電コイルLpとを含む。二次受電コイルLsは、二次直列共鳴コンデンサCs1および二次並列共鳴コンデンサCs2を介して、整流回路に接続される。整流回路は、並列共鳴コンデンサCs2に並列に接続される。その結果、負荷RldにDC電力を供給するコンデンサCoutの出力端にDC出力電圧がもたらされる。
1)照明は、低下した強度で動作し続けることができる。
3)バッテリは、低下した充電率で引き続き充電することができる。
Claims (10)
- ワイヤレス給電システムであって、
送電回路と、受電回路とを備え、
前記送電回路は、
DC入力と、
前記DC入力に接続され、固定周波数で出力を提供する発振器制御駆動段と、
前記発振器制御駆動段に接続された一次直列共鳴コンデンサと、
前記一次直列共鳴コンデンサに接続された送電コイルとを含み、
前記一次直列共鳴コンデンサおよび前記送電コイルは、送電共鳴周波数を規定し、
前記送電共鳴周波数は、前記発振器制御駆動段の前記固定周波数よりも低く、
前記受電回路は、
受電コイルと、
前記受電コイルと直列に接続された二次直列共鳴コンデンサと、
前記受電コイルと並列に接続された二次並列共鳴コンデンサと、
前記二次直列共鳴コンデンサと前記二次並列共鳴コンデンサとに接続され、少なくとも1つの整流器を有する整流回路と、
前記整流回路に接続され、整流回路のDC出力を受け取るように構成された出力フィルタコンデンサとを含み、
前記二次直列共鳴コンデンサ、前記二次並列共鳴コンデンサ、前記受電コイル、および前記少なくとも1つの整流器の非線形容量は、受電共鳴周波数を規定し、
前記少なくとも1つの整流器は、ソリッドステート整流器であって、前記非線形容量は、前記ソリッドステート整流器の逆バイアス容量であり、
前記整流回路のDC出力が増加するときには、前記少なくとも1つの整流器の非線形容量が減少するにつれて前記受電共鳴周波数が増加する、ワイヤレス給電システム。 - 前記送電コイルと前記受電コイルとの間の結合係数は、K=0.1からK=0.001である、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記ワイヤレス給電システムは、前記送電コイルと前記受電コイルとの間のコイル離隔距離が前記送電コイルのコイル直径の1倍から5倍に等しい範囲で動作する、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記送電コイルおよび前記受電コイルは、同一の直径を有し、最大の結合を達成するように配置される、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記整流回路は、全波ブリッジ整流器である、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 直列デチューニングコンデンサを介して前記全波ブリッジ整流器の各ブリッジレグの中心に接続されたデチューニングMOSFETをさらに備える、請求項5に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記全波ブリッジ整流器の入力端に接続された固定コンデンサをさらに備える、請求項5に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記受電回路と負荷との間に接続された非絶縁DC−DC調整器をさらに備える、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記受電回路の出力端に接続された電流調整増幅器をさらに備える、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記ワイヤレス給電システムは、高共鳴周波数および低共鳴周波数を備え、
前記高共鳴周波数は、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の所定のコイル離隔距離の最大値に関連付けられる、請求項1に記載のワイヤレス給電システム。
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