複数電源を有する水中探査機向け非接触給電システムの開発

多电源水下探测器非接触供电系统的研制

• 批准号: 21K14359
• 负责人: 米田 昇平
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14359/
• 关键词: 高周波インバータ; 複数コイル; 位置ずれ検出; ワイヤレス給電; 結合係数; 位置ずれ; 共振周波数; 非接触給電

本研究課題では，水中探査機に搭載されたバッテリの充電方法として，インバータと送電コイルからなる電源回路を複数個有する非接触給電システムの開発を行っている。令和4年度は複数送電コイルによる水中探査機の位置ずれ検出の基礎検討を行った。まず，2組の送電回路と1組の受電回路からなる実験装置を想定し，受電コイルの位置ずれに応じて送電コイルの電流位相が変化することを理論的に検討した。そして，受電コイルが近づいてくる送電コイルではその電流が進み位相に，受電コイルが離れる送電コイルではその電流位相が遅れ位相になることを，実験により確認した。これは受電コイルの位置に応じて送電コイルとの結合係数が変動し，これにより送電コイルから見たインピーダンスが変化するためである。したがって，進み位相となった送電コイルに向かって受電コイルが接近していると判断できる。そして，進み位相となる送電コイルにおいて，インバータ端子電圧とコイル電流の位相差が零となるようにインバータの動作周波数を操作すれば，位置ずれを検出しつつ電力伝送が可能であることを確認した。このとき，受電コイルが離れていった送電コイルでは，動作力率が低下し，伝送電力量は低減するが，遅れ力率状態を維持したまま電力伝送は継続可能である。また，この原理を応用し，送電側を3組とすることで，受電コイルが3次元方向に位置ずれした場合であっても，送電コイル間の位相差を比較することでそのずれ方向が検出可能となる。送電回路を3組に増築し，実験により，3次元方向であっても位置ずれ方向の検出および電力伝送の両立が可能であることを確認した。

This research topic で は, water detection machine に carry さ れ た バ ッ テ リ の charging methods と し て, イ ン バ ー タ と sending コ イ ル か ら な る power supply circuit を plural す る non-contact to electricity シ ス テ ム の open 発 を line っ て い る. In the fourth year of the Reiwa era, multiple power supplies were sent to コ コ による による による the location of the water exploration machine <e:1> is ずれ検 out of the <s:1> foundation 検 for を rows った. ま ず, 2 groups の electric transmission circuit と 1 の by electric circuit か ら な る be を し scenarios 験 device, the electric コ イ ル の position ず れ に 応 じ て sending コ イ ル の current phase が variations change す る こ と を theory に beg し 検 た. そ し て, electric コ イ ル が nearly づ い て く る sending コ イ ル で は そ が into み phase に の current, the electric コ イ ル が from れ る sending コ イ ル で は そ の current phase が 遅 れ phase に な る こ と を, be 験 に よ り confirm し た. こ れ は by electric コ イ ル の position に 応 じ て sending コ イ ル と の combination coefficient が - し, こ れ に よ り sending コ イ ル か ら see た イ ン ピ ー ダ ン ス が variations change す る た め で あ る. し た が っ て, into み phase と な っ た sending コ イ ル に to か っ て by electric コ イ ル が near し て い る と judgment で き る. そ し て, into み phase と な る sending コ イ ル に お い て, イ ン バ ー タ terminal electric 圧 と コ イ ル current の bit differ が zero と な る よ う に イ ン バ ー タ の action cycle for を operation す れ ば, position ず れ を 検 out し つ つ power 伝 may send が で あ る こ と を confirm し た. こ の と き, electric コ イ ル が from れ て い っ た sending コ イ ル で は, low rate of action force が し, 伝 low transmission power は reduction す る が, 遅 れ force rate condition を keep し た ま ま power 伝 send は 継 続 may で あ る. ま た, こ の principle を 応 し, sending end を 3 groups と す る こ と で, by electric コ イ ル が 3 dimensional direction に position ず れ し た occasions で あ っ て も, sending コ イ ル の a を comparison difference between す る こ と で そ の ず れ direction が 検 makes possible と な る. Power circuit を 3 groups to build し に raised, be 験 に よ り, three dimensional direction で あ っ て も position ず れ direction の 検 out お よ び power 伝 send の struck made が may で あ る こ と を confirm し た.

项目成果

複数受電コイルを有するワイヤレス給電装置の位置ずれ時における電力伝送特性の基礎検討

多接收线圈无线供电装置发生位置偏移时电力传输特性的基础研究

• 发表时间: 2023
• 期刊: マリンエンジニアリング
• 作者: 荒井凜，米田昇平

3組の送電回路を適用した非接触給電システムによる位置ずれ方向検出の基礎検討

采用三组电力传输电路的非接触式供电系统进行位置偏差方向检测的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 荒井凜，米田昇平;荒井凜，米田昇平
• 通讯作者: 荒井凜，米田昇平

Resonant Frequency Characteristics of a Wireless Power Transfer System based on Dual-Receiver Configuration without Cross Coupling

• DOI: 10.1109/iecon48115.2021.9589936
• 发表时间: 2021-10
• 期刊: IECON 2021 – 47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
• 作者: Shohei Komeda;Rin Arai

複数電源を用いた水中探査機向けワイヤレス給電の提案

多电源水下探头无线供电方案

• 发表时间: 2022
• 作者: 荒井凜，米田昇平;荒井凜，米田昇平;荒井凜，米田昇平
• 通讯作者: 荒井凜，米田昇平

無線電力伝送システム、給電ステーションおよび無線給電プログラム

无线电力传输系统、电力传输站及无线电力传输方案

• 发表时间: 2022