JP2008236968A - Noncontact power transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁誘導を利用して、1次側の送電装置から2次側の受電装置に非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a contactless power transmission device that uses electromagnetic induction to transmit power from a primary power transmission device to a secondary power reception device in a contactless manner.
従来、この種の非接触電力伝送装置としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
この特許文献1に記載の装置(以下、従来装置)は、電磁誘導によって本体部から負荷部へ電力を伝達供給する電源装置において、2次電池(蓄電池)の満充電を検出して2次コイルの出力負荷を変更させ、この負荷変化を2次コイルを介して1次コイルに現れる電圧変化から電源側で検出し、スイッチング素子の発振動作を停止させるようにしたものである。このため、従来装置は、非接触方式の充電装置であっても、満充電後における電源部の発振動作を確実に停止でき、発熱や電源ロスなどの問題がなくなる。
The device described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a conventional device) detects a full charge of a secondary battery (storage battery) in a power supply device that supplies electric power from a main body portion to a load portion by electromagnetic induction, and detects a secondary coil. This load change is detected on the power supply side from the voltage change appearing in the primary coil via the secondary coil, and the oscillation operation of the switching element is stopped. For this reason, even if the conventional device is a contactless charging device, the oscillation operation of the power supply unit after full charging can be stopped reliably, and problems such as heat generation and power loss are eliminated.
ところで、従来装置では、2次電池の満充電後に、その2次電池の再充電を行って充電状態を一定に保持することについて十分な考慮されていない。また、この場合に、受電装置側の負担を極力軽減できることが望まれる。
そこで、本発明の目的は、2次電池の満充電後に再充電動作などの充電を行う場合に、受電装置側の負担を極力軽減できる非接触電力伝送装置を提供することにある。
By the way, in a conventional apparatus, after fully charging a secondary battery, recharging of the secondary battery is performed, and sufficient consideration is not given about keeping a charging state constant. In this case, it is desirable that the load on the power receiving apparatus side can be reduced as much as possible.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device that can reduce the load on the power receiving device as much as possible when charging such as a recharging operation after the secondary battery is fully charged.
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
第1の発明は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルを含む受電装置とからなり、前記1次コイルと前記2次コイルとを電磁的に結合させて、前記送電装置が前記受電装置に対して電力の伝送を行うようになっている非接触電力伝送装置であって、前記送電装置は、前記1次コイルに給電する給電手段と、前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記受電装置の2次電池の満充電後に再充電動作させる際に、所定のタイミングで前記給電手段の給電動作を開始させ、その給電動作の開始後に前記電流検出手段の検出電流を取り込み、この取り込んだ検出電流に基づいて前記給電手段の以後の所定動作を制御する制御手段と、を備えている。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, each invention has the following configuration.
1st invention consists of the power transmission apparatus containing a primary coil and the power receiving apparatus containing a secondary coil, and the said power transmission apparatus electromagnetically couples the said primary coil and the said secondary coil, and the said power transmission apparatus receives the said power reception. A non-contact power transmission device configured to transmit power to a device, wherein the power transmission device includes a power feeding unit that feeds power to the primary coil, and a current that detects a current flowing through the primary coil. When the recharging operation is performed after the detection device and the secondary battery of the power receiving device are fully charged, the power supply operation of the power supply device is started at a predetermined timing, and the detection current of the current detection device is detected after the start of the power supply operation. And a control means for controlling a predetermined operation of the power feeding means based on the detected current thus taken in.
第2の発明は、1次コイルを含む送電装置と、2次コイルを含む受電装置とからなり、前記1次コイルと前記2次コイルとを電磁的に結合させて、前記送電装置が前記受電装置に対して電力の伝送を行うようになっている非接触電力伝送装置であって、前記送電装置は、前記1次コイルに給電する給電手段と、前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記受電装置の2次電池の満充電後に再充電動作させる際に、所定のタイミングごとに前記給電手段の給電動作を開始させ、その動作開始から所定時間経過後に前記電流検出手段の検出電流を取り込み、この取り込んだ検出電流に基づいて前記給電手段の以後の所定動作を制御する制御手段と、を備えている。 A second invention comprises a power transmission device including a primary coil and a power reception device including a secondary coil, and the power transmission device electromagnetically couples the primary coil and the secondary coil so that the power transmission device receives the power reception. A non-contact power transmission device configured to transmit power to a device, wherein the power transmission device includes a power feeding unit that feeds power to the primary coil, and a current that detects a current flowing through the primary coil. When the recharging operation is performed after the detection device and the secondary battery of the power receiving device are fully charged, the power supply operation of the power supply device is started at every predetermined timing, and the current detection device Control means for taking in a detection current and controlling a predetermined operation of the power feeding means thereafter based on the taken-in detection current.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記制御手段は、前記検出電流を所定値と比較し、前記検出電流が所定値以下の場合には前記給電手段の給電動作を停止させ、前記検出電流が所定値以上の場合には前記給電手段の給電動作を継続させる。
第4の発明は、1次コイルを含む送電装置を備えた非接触電力伝送装置であって、前記送電装置は、前記1次コイルに給電する給電手段と、前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記給電手段の給電を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記給電手段の給電開始後に、前記電流検出手段の検出電流に基づいて前記給電手段の所定の給電制御を行うようになっている。
According to a third invention, in the first or second invention, the control means compares the detection current with a predetermined value, and stops the power supply operation of the power supply means when the detection current is less than or equal to a predetermined value. When the detected current is equal to or greater than a predetermined value, the power feeding operation of the power feeding means is continued.
A fourth aspect of the invention is a non-contact power transmission device including a power transmission device including a primary coil, the power transmission device detecting a current flowing in the primary coil and power supply means for supplying power to the primary coil. Current detecting means for controlling the power supply means, and control means for controlling the power supply of the power supply means, the control means after the start of power supply of the power supply means based on the detection current of the current detection means Power supply control is performed.
第5の発明は、第4の発明において、前記制御手段による所定の給電制御は、前記電流検出手段の検出電流に基づいて前記送電装置に対応する受電装置からの電流要求を間接的に判断し、この判断に従って前記受電装置に対して行う所定の給電制御である。
このような本発明によれば、2次電池の満充電後に再充電動作を行う場合に、受電装置側の負担を極力軽減できる。
According to a fifth aspect based on the fourth aspect, the predetermined power supply control by the control means indirectly determines a current request from a power receiving apparatus corresponding to the power transmission apparatus based on a detection current of the current detection means. The predetermined power supply control is performed on the power receiving device according to this determination.
According to the present invention, when the recharge operation is performed after the secondary battery is fully charged, the load on the power receiving device side can be reduced as much as possible.
また、本発明によれば、制御手段は、電流検出手段の検出電流に基づいて給電制御を行うので、受電装置側からの積極的(能動的)な給電要求がなくても送電装置側が能動的に給電制御を行うことができる。
さらに、本発明によれば、2次電池の満充電後の再充電制御のみならず、受電装置側の急な電流要求に対して柔軟に対応することができ、これによって送電装置はその電流要求に対して適切な送電ができ、消費電流量を軽減できる。
Further, according to the present invention, the control unit performs power supply control based on the detection current of the current detection unit, so that the power transmission device side is active even if there is no positive (active) power supply request from the power reception device side. It is possible to perform power supply control.
Furthermore, according to the present invention, not only the recharge control after the secondary battery is fully charged, but also a sudden current request on the power receiving device side can be flexibly dealt with. Therefore, it is possible to transmit power appropriately and reduce current consumption.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の非接触電力伝送装置の実施形態の構成について、図1を参照して説明する。
この実施形態に係る発明は、例えば携帯電話などに搭載(適用)され、図1に示すように、電磁誘導を利用して、1次側の送電装置1から2次側の受電装置2に対して非接触で電力を伝送して、2次電池26を充電できるようにしたものである。
また、この実施形態に係る発明は、送電装置1が、受電装置2の2次電池26の満充電後に再充電動作を行う場合に、所定のタイミングで送電動作(1次コイル16に対する給電動作)を開始し、この送電動作の開始後に1次コイル16に流れる電流を検出し、この検出電流に基づいて以後の送電制御を行うようにした。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The configuration of an embodiment of the non-contact power transmission apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
The invention according to this embodiment is mounted (applied) to, for example, a mobile phone, and uses electromagnetic induction to transmit power from a primary
In the invention according to this embodiment, when the
次に、この実施形態の具体的な構成について説明する。
送電装置1は、図1に示すように、発振回路11と、駆動クロック生成回路12と、ドライバ制御回路13と、ドライバ回路14a、14bと、キャパシタ(コンデンサ)15a、15bと、1次コイル16と、電流検出回路17と、制御回路18と、を備えている。
Next, a specific configuration of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the
ここで、発振回路11、駆動クロック生成回路12、ドライバ制御回路13、およびドライバ回路14a、14bなどが、1次コイル16に所定の電力を供給する給電手段を構成する。また、制御回路18が、その給電手段の給電を制御する。
発振回路11は、例えば、所望の周波数からなるパルスを発生する回路である。この発振回路11の発振動作の制御は、制御回路18が行うようになっている。
Here, the
The
駆動クロック生成回路12は、発振回路11の出力に基づいて所定の周波数の駆動クロックを生成する回路であり、その周波数の制御は制御回路が行うようになっている。
ドライバ制御回路13は、駆動クロック生成回路12が生成する駆動クロックに基づいてドライバ回路14a、14bを動作する信号を生成し、この生成信号をドライバ回路14a、14bに出力する。ドライバ回路14a、14bは、キャパシタ15a、15bと1次コイル16とからなる直列共振回路を駆動する回路である。
The drive
The
1次コイル16は、受電装置2側の2次コイル21と電磁結合し、電磁誘導作用によって1次コイル16側から2次コイル21側に向けて電力を伝送できるようになっている。すなわち、1次コイル16と2次コイル21とは、物理的に分離自在なトランスを構成するようになっている。
電流検出回路17は、1次コイル16に流れる電流を検出する回路である。この検出電流は、制御回路18に入力される。制御回路18は、電流検出回路17の検出電流に基づいて、後述のように各部の制御によって所定の給電制御を行う回路である。
The
The
受電装置2は、送電装置1から送出される電力を受け取り、その電力で2次電池26を充電する装置である。
このために、受電装置2は、図1に示すように、2次コイル21と、整流回路22と、平滑用コンデンサ23と、レギュレータ24と、モニタ回路25と、2次電池26と、を備えている。
The
For this purpose, the
2次コイル21は、送電装置1側の1次コイル16と電磁結合して電圧を誘起するようになっている。1次コイル16と2次コイル21とは、いずれも、同一の平面内で巻線を巻き状に巻いた平面状の平面コイルからなり、その平面同士を対向して接近させて電磁誘導作用を起こすようになっている。
整流回路22は、2次コイル21の誘起電圧を整流する。平滑用コンデンサ23は、整流回路22からの出力電圧を平滑化する。その平滑化電圧は、レギュレータ24に供給されるようになっている。
The
The
レギュレータ24は、上記の平滑化電圧に基づいて、所望の安定化された電圧を生成し、この生成電圧はモニタ回路25および2次電池26にそれぞれ供給される。2次電池26には、負荷27が接続されるようになっている。
モニタ回路25は、レギュレータ24からの出力電圧によって動作し、2次電池26の電圧や電流を監視するようになっている。
The
The
次に、このような構成からなる実施形態の動作例について、図1および図2を参照して説明する。
まず、受電装置1の2次電池26を満充電する場合について説明する。
この場合には、送電装置1の1次コイル16と受電装置2の2次コイル21とを接近させる。これにより、受電装置2側にある程度の電力が供給されると、モニタ回路25が動作するとともに、2次電池26の充電が開始される。その充電期間中は、モニタ回路25は、2次電池26の充電電圧と充電電流をそれぞれ監視する。その後、モニタ回路25は、2次電池26の充電電圧と充電電流がそれぞれ所定値になると、2次電池26が満充電であると判断し、その旨を表示器(図示せず)などによってユーザに通知する。
Next, an operation example of the embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
First, a case where the
In this case, the
一方、送電装置1側では、送電中に、電流検出回路17が検出する1次コイル16に流れる電流が制御回路18に取り込まれる。その電流検出回路17の検出電流は、受電装置2が2次電池26を充電中には所定値以上となり、2次電池26の満充電後は所定値以下となる。そこで、制御回路18は、その電流検出回路17の検出電流が所定値以下、つまり、2次電池26が満充電になったときに、送電装置1の送電動作(1次コイル16に対する給電動作)を停止させる。このように、2次電池26が満充電になると、送電装置1は送電動作を停止する。
On the other hand, on the
次に、2次電池26の満充電後において、2次電池26を再充電する場合の再充電動作について、その概要を説明する。
この場合には、送電装置1は、受電装置2の2次電池26の満充電後に、所定のタイミングごとに送電動作を開始し、その動作開始から所定時間経過後に1次コイル16に流れる電流を検出する。そして、その検出電流を所定値と比較し、検出電流が所定値以下の場合には再充電が不要と判断して送電動作を停止し、検出電流が所定値以上の場合には再充電が必要と判断して送電動作を継続させる。
Next, an outline of the recharging operation when the
In this case, the
次に、上記の再充電制御について、図2のフローチャートを参照して詳述する。
制御回路18は、1次コイル16の駆動を開始させ(ステップS1)、その駆動から一定時間を経過すると(ステップS2)、電流検出回路17の検出電流を取り込む(ステップS3)。
ここで、1次コイル16に一定時間にわたって給電するのは、1次コイル16に2次コイル21が接近している場合に、受電装置2に一定の電力を供給してモニタ回路25などの動作を一定時間、確保するためである。
Next, the recharging control will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
The
Here, power is supplied to the
制御回路18は、その検出電流が所定値以下であるか否かを判定する(ステップS4)。この判定の結果、その検出電流が所定値以下で肯定判定の場合には、1次コイル16の駆動を停止する(ステップS5)。これは、受電装置2側の吸い込み電流が小さくて2次電池26の再充電が不要で、送電が不要のためである。この場合には、所定時間の経過後に(ステップS6)、ステップS1に戻る。
The
一方、その検出電流が所定値以下ではなく否定判定の場合には、1次コイル16の駆動を継続して再充電を開始する(ステップS7)。これは、受電装置2側の吸い込み電流が大きくて2次電池26の再充電が必要で、送電が必要のためである。この場合には、制御回路18は、電流検出回路17の検出電流を取り込み、この取り込んだ検出電流に基づいて満充電か否かを判定する(ステップS8)。
その後、2次電池26が満充電になると、1次コイル16の駆動が停止される(ステップS9)。そして、所定時間の経過後に(ステップS6)、ステップS1に戻る。
On the other hand, if the detected current is not less than the predetermined value and the determination is negative, the
Thereafter, when the
以上のように、この実施形態では、受電装置2の2次電池26の満充電後に行う再充電動作において、所定のタイミング毎に送電動作を開始し、この送電動作の開始後に1次コイル16に流れる電流を検出し、この検出電流に基づいて以後の送電制御を行うようにした。
このため、この実施形態によれば、受電装置2側の再充電動作時の負担を極力軽減することができる。また、この実施形態によれば、特に、2次電池26の満充電後に、1次コイル16と2次コイル21とを接近して使用する場合に、その2次電池26の再充電を適切に行って充電状態を一定に保持できる。
As described above, in this embodiment, in the recharging operation performed after the
For this reason, according to this embodiment, the burden at the time of the recharging operation | movement by the side of the
上記の実施形態では、受電装置2の2次電池26の満充電後に制御回路18が行う再充電制御について説明した。しかし、制御回路18は、そのような再充電制御のみならず、給電開始後に、電流検出回路17の検出電流に基づいて所定の給電制御を行うことも可能である。
ここで、制御回路18が行う所定の給電制御とは、給電開始後に、電流検出回路17の検出電流に基づいて受電装置2からの電流要求を間接的に判断し、この判断に従って受電装置に2に対して行う所定の給電制御である。
In the above embodiment, the recharge control performed by the
Here, the predetermined power supply control performed by the
このような制御によれば、受電装置2側の急な電流要求に対して柔軟に対応することができ、これによって送電装置1の制御回路18はその電流要求に対して適切な送電ができ、消費電流量を軽減できる。
また、これまでに述べた実施形態では、制御回路18が電流検出回路17の検出電流に基づいて給電制御を行うので、受電装置2側からの積極的(能動的)な給電要求がなくても送電装置1側が能動的に給電制御を行うことができる。
According to such control, it is possible to flexibly respond to a sudden current request on the
In the embodiments described so far, since the
1、・・・送電装置、2・・・受電装置、11・・・発振回路、12・・・駆動クロック生成回路、13・・・ドライバ制御回路、14a、14b・・・ドライバ回路、15a、15b・・・キャパシタ、16・・・1次コイル、17・・・電流検出回路、18・・・制御回路、26・・・2次電池
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記送電装置は、
前記1次コイルに給電する給電手段と、
前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記受電装置の2次電池の満充電後に再充電動作させる際に、所定のタイミングで前記給電手段の給電動作を開始させ、その給電動作の開始後に前記電流検出手段の検出電流を取り込み、この取り込んだ検出電流に基づいて前記給電手段の以後の所定動作を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 The power transmission device includes a primary coil and a power reception device including a secondary coil. The primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled, and the power transmission device transmits power to the power reception device. A non-contact power transmission device adapted to perform transmission,
The power transmission device is:
Power supply means for supplying power to the primary coil;
Current detecting means for detecting a current flowing through the primary coil;
When the recharging operation is performed after the secondary battery of the power receiving device is fully charged, the power feeding operation of the power feeding unit is started at a predetermined timing, and the current detected by the current detecting unit is captured after the power feeding operation is started. Control means for controlling the subsequent predetermined operation of the power supply means based on the detected current;
A non-contact power transmission device comprising:
前記送電装置は、
前記1次コイルに給電する給電手段と、
前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記受電装置の2次電池の満充電後に再充電動作させる際に、所定のタイミングごとに前記給電手段の給電動作を開始させ、その動作開始から所定時間経過後に前記電流検出手段の検出電流を取り込み、この取り込んだ検出電流に基づいて前記給電手段の以後の所定動作を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 The power transmission device includes a primary coil and a power reception device including a secondary coil. The primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled, and the power transmission device transmits power to the power reception device. A non-contact power transmission device adapted to perform transmission,
The power transmission device is:
Power supply means for supplying power to the primary coil;
Current detecting means for detecting a current flowing through the primary coil;
When the recharging operation is performed after the secondary battery of the power receiving device is fully charged, the feeding operation of the feeding unit is started at every predetermined timing, and the detection current of the current detecting unit is taken in after a predetermined time has elapsed from the start of the operation. Control means for controlling a predetermined operation of the power supply means based on the detected detection current;
A non-contact power transmission device comprising:
前記送電装置は、
前記1次コイルに給電する給電手段と、
前記1次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記給電手段の給電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記給電手段の給電開始後に、前記電流検出手段の検出電流に基づいて前記給電手段の所定の給電制御を行うことを特徴とする非接触電力伝送装置。 A non-contact power transmission device including a power transmission device including a primary coil,
The power transmission device is:
Power supply means for supplying power to the primary coil;
Current detecting means for detecting a current flowing through the primary coil;
Control means for controlling power feeding of the power feeding means,
The non-contact power transmission apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs predetermined power supply control of the power supply unit based on a detection current of the current detection unit after starting the power supply of the power supply unit.
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