Development of load-independent single-input multiple-output wireless power transfer system with high frequency

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: WEI XIUQIN 千葉工業大学, 工学部, 教授 (80632009)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ワイヤレス給電 / 負荷非依存モード / 高周波化 / 高効率化 / 定格出力 / ソフトスイッチング / フィードバック / 無線通信機構

Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop a wireless power transfer (WPT) system with high frequency and high efficiency that remains robust against load variations and misalignment in a single-transmitter and multiple-receiver configuration. The focus of this study is to explore the load-independent mode, which was proposed 30 years ago but has not yet been fully investigated. This mode allows for stable output voltage and soft switching regardless of load variations. We aimed to apply this concept to the design of WPT systems. We established a design theory to apply the load-independent mode to WPT systems. Specifically, we designed a WPT system that can always achieve high power-transmission efficiency and rated output regardless of load variations or misalignment of transmitting and receiving coils, and we validated its feasibility and effectiveness through practical experiments.

Free Research Field

パワーエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、送受電器の設計により制御システムを簡素化する研究成果がほとんどである。これらの動向は、無線通信を伴う制御システムの構築がワイヤレス給電システムの開発のボトルネックとなっていることを示していた。これまでの研究は、いずれも負荷変動に対する検討にとどまっており、無線通信システムを不要とするワイヤレス給電システムを志向している研究は存在しなかった。本研究では、負荷変動や位置ずれに対応し、かつ、無線通信フィードバックを不要とする一対多ワイヤレス給電システムの開発に成功した。本研究により、ワイヤレス給電システムの設計が大幅に簡素化されることとなり、新たな実応用の創成、社会実装への展開が期待される。