送电装置、以及具备该送电装置的无线电力传输系统制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于即使在负载的状态变化的情况下也实现更稳定的电力传输。为此，送电装置以无线的方式向具备受电天线的受电装置传输电力。该送电装置具备：逆变器电路，将输入的直流电力变换为交流电力而输出；送电天线，与所述逆变器电路连接，将从所述逆变器电路输出的交流电力送出；和控制电路，基于输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值，对规定所述逆变器电路的输出电压的控制参数的值进行决定，使用所决定的所述控制参数的值来控制所述逆变器电路。所述控制电路在输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值的至少一方变化时，基于所述电压以及电流的测定值变更所述控制参数的值，将从所述受电电路输出的电压维持在给定的范围内。

Power supply device and wireless power transmission system with the power transmission device

The subject of the invention is to achieve more stable power transmission even when the state of the load changes. To this end, the transmission device transmits power to the receiving device with a wireless antenna in a wireless way. The power supply device is equipped with an inverter circuit that outputs the input DC power to the AC power, and the transmission antenna is connected to the inverter circuit and sends out the AC power output from the inverter circuit; and the control circuit is based on the voltage input to the circuit of the inverter and the measurement of the current. The value of the control parameters of the output voltage of the inverter circuit is determined, and the value of the determined control parameters is used to control the inverter circuit. The control circuit changes the value of the control parameter based on the measured value of the voltage and current when the measured value of the voltage and current of the inverter circuit is changed, and the voltage output from the electric circuit is maintained within a given range.

【技术实现步骤摘要】
送电装置、以及具备该送电装置的无线电力传输系统
本专利技术涉及送电装置、以及具备该送电装置的无线电力传输系统。
技术介绍
在以无线(即非接触)的方式进行电力的传输的无线电力传输技术中，存在电磁感应方式以及磁场共振方式等各种方式。专利文献1公开了基于磁场共振方式的无线电力传输系统的示例。专利文献2公开了基于电磁感应方式的无线电力传输系统的示例。在先技术文献专利文献专利文献1：JP特开2015-136274号公报专利文献2：JP特开2004-096852号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在现有的无线电力传输技术中，在电力供给过程中负载的状态(例如阻抗)发生了变化的情况下，存在难以维持稳定的电力供给的情况。本专利技术提供一种即使在负载的状态发生了变化的情况下也能够实现更加稳定的动作的无线电力传输技术。用于解决课题的手段本专利技术的一方式所涉及的送电装置以无线的方式向具备受电天线的受电装置传输电力。所述送电装置具备：逆变器电路，其将所输入的直流电力变换为交流电力而输出；送电天线，其与所述逆变器电路连接，将从所述逆变器电路输出的交流电力送出；和控制电路，其基于输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值，对规定所述逆变器电路的输出电压的控制参数的值进行决定，并使用所决定的所述控制参数的值来控制所述逆变器电路。所述控制电路在输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值的至少一方变化时，基于所述电压以及电流的测定值来变更所述控制参数的值，将从所述受电电路输出的电压维持在给定的范围内。本专利技术的概括或具体的方式可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合来实现。专利技术效果根据本专利技术的一方式，即使在负载的状态变化的情况下，也能够实现更稳定的动作。附图说明图1是示出无线电力传输系统的结构的一例的框图。图2是示出无线电力传输系统的另一结构例的框图。图3A示出了仅第二负载300B的状态发生了变化的情况下的、向第二负载300B的输入电流IL2以及输入电压V2的时间变化的例子。图3B示出了第一负载300A以及第二负载300B的双方的状态同时发生了变化的情况下的、向第一负载300A的输入电流IL1、向第二负载300B的输入电流IL2以及向第二负载300B的输入电压V2的时间变化的例子。图4是示意性地示出应用了本专利技术的实施方式1中的无线电力传输系统的机器人手臂装置的一例的图。图5是示出机器人手臂装置的结构的一例的图。图6是示出实施方式1中的无线电力传输系统的一部分的结构的框图。图7A是示出无线供电单元100中的送电天线11以及受电天线21的等效电路的一例的图。图7B是示出无线供电单元100中的送电天线11以及受电天线21的等效电路的另一例的图。图7C是示出整流电路23的结构例的图。图8A示出了若增大频率则线圈的两端的电压的振幅有减少的倾向的情况。图8B示出了若在0°～180°的范围内增大相位偏移量则线圈的两端的电压的振幅的时间平均减少的情况。图8C示出了若在0％～50％的范围内增大占空比则线圈的两端的电压的振幅的时间平均增加的情况。图8D示出了若增加提供给逆变器电路13的电压则线圈的两端的电压的振幅增加的情况。图9是示出逆变器电路13的结构例的图。图10A示意性地示出了提供给开关元件S1以及S4的2个脉冲信号的相位偏移量中、以及提供给开关元件S2以及S3的2个脉冲信号的相位偏移量φ为0度的情况下的4个脉冲信号以及从逆变器电路13输出的电压V的时间变化。图10B示意性地示出了相位偏移量φ为90度的情况下的各脉冲信号以及电压V的时间变化。图11是示出逆变器电路13的另一结构例的图。图12A示出了各脉冲信号的占空比为0.5(50％)的情况下的输入到开关元件S1～S4的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。图12B示出了各脉冲信号的占空比为0.25(25％)的情况下的输入到开关元件S1～S4的脉冲信号以及输出电压V的波形的例子。图13是示出控制电路15的动作的概要的流程图。图14A是示出某实施例中的送电装置10的结构的图。图14B示出了输入电压Vin以及输入电流Iin与逆变器电路13的驱动频率f的对应关系的一例。图15A是示出另一实施例中的送电装置10的结构的图。图15B示出了输入电压Vin以及输入电流Iin与相位偏移量(相位差)φ的对应关系的一例。图16是示出实施方式2中的无线传输系统的结构的框图。图17A示出了第二送电装置10B的输入电压Vin(相当于图16中的电压V1)以及输入电流Iin(相当于图16中的电流11)与逆变器电路13的驱动频率f的对应关系的一例。图17B示出了第二送电装置10B的输入电压Vin以及输入电流Iin与提供给逆变器电路13(全桥逆变器)中的多个开关元件的脉冲信号的相位偏移量φ的对应关系的一例。图18是示出实施方式2的变形例的框图。图19A示出了具备一个无线供电单元100的无线电力传输系统。图19B示出了在电源200与末端的负载300B之间设置了两个无线供电单元100A、100B的无线电力传输系统。图19C示出了在电源200与末端的负载装置300X之间设置了三个以上的无线供电单元100A～100X的无线电力传输系统。附图标记说明10送电装置(送电模块)11送电天线13逆变器电路15送电控制电路16测定器17存储器20受电装置(受电模块)21受电天线23整流电路26测定器31电动机33电动机逆变器35电动机控制电路100无线供电单元200电源300负载。具体实施方式(成为本专利技术的基础的见解)在说明本专利技术的实施方式之前，说明成为本专利技术的基础的见解。图1是示出无线电力传输系统的结构的一例的框图。该无线电力传输系统能够在例如对工厂或工作现场等中使用的工业用机器人中的一个以上的负载(例如电动机)提供电力的用途中使用。本专利技术中的无线电力传输系统也能够用于其他的用途(例如，对电动汽车等电动车辆的供电等)，不过在本说明书中，主要说明对工业用机器人的应用例。无线电力传输系统具备：电源200、无线供电单元100和负载300。无线供电单元100具备送电装置10和受电装置20。该例中的负载300具备：电动机31、电动机逆变器33和电动机控制电路35。另外，负载300并不限于包含电动机31的设备，例如可以是电池、照明设备、图像传感器等通过电力而动作的任意的设备。负载300也可以是二次电池或蓄电用电容器等蓄积电力的蓄电器。送电装置10具备：送电天线11、逆变器电路13和送电控制电路15。逆变器电路13连接在电源200与送电天线11之间，将从电源200输出的直流电力变换为交流电力而输出。送电天线11例如是包含线圈和电容器的谐振电路(即谐振器)，将从逆变器电路13输出的交流电力向空间送出。送电控制电路15例如可以是包含微控制单元(MCU，以下，也称为“微机”。)和栅极驱动器电路的集成电路。送电控制电路15通过切换逆变器电路13中包含的多个开关元件的导通/非导通的状态，从而控制从逆变器电路13输出的交流电力的频率以及电压。受电装置20具备受电天线21和整流电路23。受电天线21例如可以是包含线圈和电容器的谐振器。受电天线21与送电天线11电磁耦合，接收从送电天线1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种送电装置，以无线的方式向具备受电天线的受电装置传输电力，所述送电装置具备：逆变器电路，其将所输入的直流电力变换为交流电力而输出；送电天线，其与所述逆变器电路连接，将从所述逆变器电路输出的交流电力送出；和控制电路，其基于输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值，对规定所述逆变器电路的输出电压的控制参数的值进行决定，并使用所决定的所述控制参数的值来控制所述逆变器电路，所述控制电路在输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值的至少一方变化时，基于所述电压以及电流的测定值来变更所述控制参数的值，将从所述受电电路输出的电压维持在给定的范围内。

【技术特征摘要】
2017.01.13 JP 2017-0041081.一种送电装置，以无线的方式向具备受电天线的受电装置传输电力，所述送电装置具备：逆变器电路，其将所输入的直流电力变换为交流电力而输出；送电天线，其与所述逆变器电路连接，将从所述逆变器电路输出的交流电力送出；和控制电路，其基于输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值，对规定所述逆变器电路的输出电压的控制参数的值进行决定，并使用所决定的所述控制参数的值来控制所述逆变器电路，所述控制电路在输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值的至少一方变化时，基于所述电压以及电流的测定值来变更所述控制参数的值，将从所述受电电路输出的电压维持在给定的范围内。2.根据权利要求1所述的送电装置，还具备保存关联数据的存储器，所述关联数据表示输入到所述逆变器电路的电压以及电流的值与所述控制参数的值的对应关系，所述控制电路通过参照所述关联数据，从而根据输入到所述逆变器电路的电压以及电流的测定值，来决定所述控制参数的值。3.根据权利要求1或2所述的送电装置，所述控制参数为所述逆变器电路的驱动频率。4.根据权利要求1或2所述的送电装置，所述逆变器电路具有四个开关元件，所述四个开关元件包含第一开关元件对和第二开关元件对，所述第一开关元件对在导通时，向所述送电天线施加与输入到所述逆变器电路的电压相同极性的电压，所述第二开关元件对在导通时，向所述送电天线施加与输入到所述逆变器电路的电压相反极性的电压，所述控制电路通过向所述四个开关元件的每一个供给决定导通/非导通的状态的脉冲信号，并调整向所述第一开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差、以及向所述第二开关元件对供给的两个脉冲信号的相位差，从而控制所述逆变器电路的输出电压，所述控制参数为所述相位差。5.根据权利要求1或2所述的送电装置，所述逆变器电路具有多个开关元件，所述控制电路通过向所述多个开关元件的每一个供给决定导通/非导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫本英明，菊池悟，坂田勉，高桥英治，菅野浩，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP