2022 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development for high-frequency wireless-power-transfer systems without control
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20H02142
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
関屋 大雄 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20334203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
魏 秀欽 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80632009)
小泉 裕孝 東京理科大学, 工学部電気工学科, 教授 (50334470)
末次 正 福岡大学, 工学部, 教授 (60279255)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 無線給電システム / 高周波インバータ / 負荷非依存特性 / 制御レス / バッテリー充電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、13.56 MHzで送電する無線給電システムにおける負荷変動、位置ずれに対し、制御システムなしに一定出力と高効率を達成する「制御レス高周波無線給電システム」の研究開発に取り組む。無線給電システムの高周波化に対し、制御システムの複雑化が性能向上のボトルネックとなっている。本研究では「そもそも無線給電システムに制御機構は必要か？」を問うことにより、この問題に対する抜本的発想の転換を図ることを目的とする。
ここで、負荷が変動しても一定電圧を出力し、かつZVSを達成する動作モードを負荷非依存動作モードと呼ぶ。令和４年度では、この動作モードをE/F級インバータで実現するための条件を解析的に明らかにした。前年度までの研究で得た負荷非依存モードの知見を発展、応用することで、これらのインバータを用いた負荷非依存無線給電システムを開発し、実機実験でその妥当性を実証した。さらに、負荷非依存インバータを数値的に設計する手法を提案した。シミュレータと最適化プログラムを統合することにより、負荷非依存モードへの理解が浅い設計者でも負荷非依存モードを搭載したインバータを容易に設計できるようになった。
これら負荷非依存無線給電システムの後段にインピーダンス変換回路を付加することにより、負荷変動および位置ずれに対してともにロバストな無線給電システムを設計・実装することに成功した。また、インバータの出力ネットワークにインピーダンス変換回路を搭載することにより、入出力電圧比を容易に変換するための回路理論を構築した。さらにバッテリー充電を視野に入れ、電流一定/電圧一定を特別な制御なしに、スイッチ一つで切り替えられる回路機構を提案した。
これらの成果により、本研究の目標である制御レス高周波無線給電システムの実現に向けた、研究計画で挙げた多くの要素技術を確立できたと言える。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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