JP2003047178A - 無線式電力受給装置 - Google Patents

無線式電力受給装置

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JP2003047178A JP2002192419A JP2002192419A JP2003047178A JP 2003047178 A JP2003047178 A JP 2003047178A JP 2002192419 A JP2002192419 A JP 2002192419A JP 2002192419 A JP2002192419 A JP 2002192419A JP 2003047178 A JP2003047178 A JP 2003047178A
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Nobutoshi Kihara
信敏 木原
Hirosuke Komatsu
宏輔 小松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力受給用の配線を必要とすることなく、駆
動する電子機器の定格電力内で確実に電力の供給を行
う。 【解決手段】 マスタシステム1からパワーレシーバシ
ステム2への電力供給を電磁誘導コイル10,20間の
電磁誘導により行うとともに、マスタシステム1からパ
ワーレシーバシステム2との間でアンテナ11,21を
介して電力制御情報の授受を無線で行い、パワーレシー
バシステム2は、マスタシステム1から要求定義に応じ
た電力を受給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力供給側装置か
ら無線で電源を受給する無線式電力受給装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、駆動電源として交流電源を用いる
交流駆動方式の各種電子機器や、直流電源を用いる直流
駆動方式の各種電子機器が広く提供されている。
【0003】一般に、交流駆動方式の各種電子機器で
は、電源コードを介して供給される商用電源により駆動
される。また、直流駆動方式の電子機器は、電池や外部
接続される直流電源装置などの電力供給装置により供給
される直流電源により駆動される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電力
供給装置により電源を電子機器に供給するためには、電
力供給用の配線を必要とするという問題点があった。ま
た、各種電子機器に対して個別に独自の定格に従った電
源を供給できる必要があり、定格の異なる複数の電子機
器を駆動する場合には、機器の違いにより、電圧、電流
等が異なる電力供給装置を準備する必要があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、上述の従来の電
力供給装置における問題点に鑑み、電力受給用の配線を
必要とすることなく、駆動する電子機器の定格電力内で
確実に電力受給するできる無線式電力受給装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る無線式電力
受給装置は、電力供給側装置から電磁誘導コイルを介し
て電磁誘導により電力を受給する電力伝達手段と、無線
を介して上記電力供給側装置との間で電力制御情報の授
受を常に行う無線相互通信手段とを備え、上記無線相互
通信手段は、上記無線を介して上記電力供給側装置から
常に送信されてくる電力制御情報を受信し、また、当該
装置に必要である電源データを記憶手段から読み出して
上記無線を介して電力制御情報として送信し、上記電力
供給側装置との間で上記無線を介して上記無線相互通信
手段による電力制御情報の授受を常に行うことにより、
上記電力供給側装置を制御して、要求定義に応じた電力
を上記電力供給側装置から上記電磁誘導コイルを介して
受給するようにしたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
【0008】本発明に係る無線式電力受給装置は、例え
ば図1に示すように、電力供給側装置であるマスタシス
テム1と電力受給側装置であるパワーレシーバシステム
2とから構成される無線式電力供給システムにおける電
力受給側装置に適用される。
【0009】各々のシステム1,2は、電磁誘導方式の
電力伝達手段を構成する電磁誘導コイル10,20と、
電力制御情報の授受を行う無線通信手段を構成するアン
テナ11,21を持っており、エネルギの授受とデータ
の交換が可能にされている。
【0010】上記マスタシステム1は、電源ケーブル1
2を介して供給される商用電源を整流して直流電源を生
成する電源回路13を備え、この電源回路13に上記電
磁誘導コイル10がGCS14を介して接続されてい
る。
【0011】上記電源回路13は、上記電源ケーブル1
2を介して商用電源が1次コイルに供給される電源トラ
ンス13Aと、この電源トランス13Aの2次の第1の
コイルに接続された低電圧整流回路13Bと、上記電源
トランス13Aの2次側の第2のコイルのタンプを選択
する電圧セレクタ13Cと、この電圧セレクタ13Cの
出力が供給される整流平滑回路13Dなどを備えて成
る。
【0012】上記低電圧整流回路13Bは、その出力端
にマイクロプロセッサを用いたシステムコントローラ1
5が接続されている。この低電圧整流回路13Bは、上
記電源トランス13Aの2次の第1のコイルに得られる
交流電圧を整流し、その整流出力により、上記システム
コントローラ15を駆動する。このシステムコントロー
ラ15により上記電圧セレクタ13Cが制御されるよう
になっている。
【0013】そして、上記整流平滑回路13Dは、その
出力端に上記電磁誘導コイル10とGCS14が直列接
続されている。この整流平滑回路13Dは、上記電圧セ
レクタ13Cにより選択された上記電源トランス13A
の2次側の第2のコイルのタンプに得られる交流電圧を
整流し、その整流出力を上記電磁誘導コイル10に供給
する。
【0014】また、上記マスタシステム1は、上記シス
テムコントローラ15に接続された出力コントローラ1
6や微弱電波送信部17,微弱電波受信部18,表示部
19などを備える。
【0015】上記出力コントローラ16は、上記システ
ムコントローラ15からの制御パルスに従って上記GC
S14をスイッチング動作させることにより、上記電磁
誘導コイル10を駆動するようになっている。上記微弱
電波送信部17は、上記システムコントローラ15から
の制御情報を微弱電波を媒体として上記アンテナ11か
ら送信するようになっている。また、上記微弱電波受信
部18は、上記パワーレシーバシステム2から微弱電波
を媒体として送信されてくる制御情報を上記アンテナ1
1を介して受信して、この制御情報を上記システムコン
トローラ15に供給するようになっている。
【0016】また、上記パワーレシーバシステム2は、
上記電磁誘導コイル20に接続された整流平滑回路22
を備え、この整流平滑回路22の出力端に接続された定
義電源生成回路23から目的の直流電圧を出力するよう
になっている。
【0017】また、このパワーレシーバシステム2は、
上記整流平滑回路22の出力端に接続された電源回路2
4により駆動されるシステムコントローラ25と、上記
アンテナ21に接続された微弱電波受信部26を備え
る。上記微弱電波送受信部26は、上記システムコント
ローラ25からの制御情報を微弱電波を媒体として上記
アンテナ21から送信するようになっている。また、上
記微弱電波送受信部26は、上記マスタシステム1から
微弱電波を媒体として送信されてくる制御情報を上記ア
ンテナ11を介して受信して、この制御情報を上記シス
テムコントローラ25に供給するようになっている。
【0018】このような構成の無線式電力供給システム
において、上記各システム1,2の電磁誘導コイル1
0,20は、互いに対向する位置に配置される。
【0019】そして、この実施例のように、無線による
交信を可能にする電源を持っていないパワーレシーバシ
ステム2が場合には、マスタシステム1はパワーレシー
バシステム2への電源を供給することから始める。
【0020】マスタシステム1は、起動時には、上記電
源回路13により駆動されるシステムコントローラ15
が作動して1秒に例えば10回のパルスを送出する。こ
のパルスは、出力コントロール回路16を介して上記G
CS14に供給される。これにより、上記GCS14が
スイッチング動作して、上記電磁誘導コイル10を駆動
する。
【0021】一方パワーレシーバシステム2は、上記マ
スタシステム1側の電磁誘導コイル10と対向するよう
に位置される上記電磁誘導コイル20に誘起される起電
力を整流平滑回路22により整流して得られる直流電源
が電源回路24を介してシステムコントローラ25に供
給される。これにより、このパワーレシーバシステム2
は、リチャージャブル・バッテリ等のチャージが無い状
態であっても、上記電磁誘導コイル20に発生する起電
力を上記整流平滑回路22により整流してシステムコン
トローラ用の電源として使用し、上記システムコントロ
ーラ25を動作させ、図示しない内部ROMに記述され
た自分自身の装置に必要である電源データを微弱電波送
受信部26から上記アンテナ21を介して送信する。
【0022】そして、上記マスタシステム1は、上記パ
ワーレシーバシステム2から送信されてくる電源データ
を上記アンテナ11を介して電波受信部18により受信
する。上記システムコントローラ15は、上記電波受信
部18が受信した電源データを解析して、次のような制
御を行う。
【0023】上記電磁誘導コイル10を動作させる電圧
を選択する上記電圧セレクタ13Cを制御する。また、
上記電磁誘導コイル10を動作させる周波数を上記出力
コントローラ16によって制御する。
【0024】以上により、適切なエネルギが上記電磁誘
導コイル10に発生する。この電磁誘導コイル10の近
くに置かれた上記パワーレシバシステム2の電磁誘導コ
イル20に発生した高周波数電源は、上記整流平滑回路
22により整流され、上記定義電源生成回路23で目的
のDC電圧等に変換され、利用される。ここで使用され
る高周波数は、主として10KHz〜100KHzであ
る。
【0025】なお、上記パワーレシーバシステム2が無
線通信可能な電源としてバッテリ等を持っている場合
は、相互通信により電磁誘導が開始される。この電圧が
高い場合に於いても、システムコントローラ用の電源と
して使用される電圧は、比較的に抵抗値の高い抵抗器R
とツェナーダイオードDiにより保護される。
【0026】上記定義電源生成回路23により得られる
直流電源は、例えばバッテリのチャージやマシンの動作
用に使用される。全体のシステムは常に通信を行い、変
化にダイナミックに対応したエネルギの送受を行う。
【0027】ここで、電源供給側である上記マスタシス
テム1は、複数のパワーレシーバシステム2との通信が
可能とされており、上記パワーレシーバシステム2から
の電源の要求を受け取ると、時分割のスロット、例えば
8分割スロットのT1を割り当てる。また、パワーレシ
ーバシステム2から別の電圧、電流の要求を受け取る
と、T2を割り当てる。
【0028】その後、上記マスタシステム1は時分割の
各々のタイムスロットを使用し、電圧とパルスの数をコ
ントロールし、上記電磁誘導コイル10を時分割駆動す
ることにより、複数のパワーレシーバシステム2に対し
異なる定格の電源を供給する。なお、上記マスタシステ
ム1は常にポーリング用のマスタデータを上記微弱電波
送信部17からアンテナ11を介してパワーレシーバシ
ステム2に対し送信している。この例では、49MHz
帯の2波をマスタシステム1とパワーレシーバシステム
2とで使用し、図2に示すように、FSK 9.6KB
にてまずMSYNC(マスタ・シンクロ)、MF1(マ
スタ・フラッグ1)、MA1(マスタ・アドレス1)、
MM1(マスタ・メッセージ1)等の信号を送る。この
一連のマスタデータはMSYNCが通信の先頭を意味
し、MF1がパワーレシーバシステム2へのフラッグで
あり、MA1がパワーレシーバシステム2の型式とアド
レス1を表わし、MM1の例えば16ビットにメッセー
ジが記述され、電圧の定義やパワー・アップの通信等が
書き込まれる。
【0029】次にMF2はパワーレシーバシステム2と
して定義されたマシンへのフラッグであり、緊急指令等
が示され、以下アドレス、メッセージと続き、この例で
は8台のマシンをポーリングして1巡し、先頭のシンク
ロ・コードへ戻る。パワーレシーバシステム2はこのマ
スタシステム1のポーリングをチエックし、1ワード遅
れて自分の通信用のタイム・スロットを開くSF1から
SM1までがパワーレシーバシステム2の使用できるス
ロットであり、続いてパワーレシーバシステム2用タイ
ム・スロットがあり、パワーレシーバシステム2までで
一周する。
【0030】この通信は1秒に1例としては約40周
し、パワーレシーバシステム2が電磁誘導コイル上を大
きく動き、電力変動が多大に発生した場合にもその状態
をマスタシステム1に知らしめることができ、至急のコ
ントロールが可能である。以上の一連の通信プロトコル
とコマンド・コードについては別途コード表に定義す
る。
【0031】
【発明の効果】本発明に係る無線式電力受給装置では、
電源供給において、基本的にエネルギを授受可能な部分
で切り、最終的に求められている電圧、電流、周波数を
自由に作り出せる形態でインターフエイスし、相互通信
により最適なエネルギを無駄なく送受できるようにする
ことを、ワイヤレスで可能にした。よって、コネクタで
接続する必要が無く、電圧、電流等の規格による制限が
緩和され、規格の異なる複数のマシンに電力を受給でき
る。
【0032】従って、本発明によれば、電力受給用の配
線を必要とすることなく、駆動する電子機器の定格電力
内で確実に電力を受給することができる無線式電力受給
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した無線式電力供給システムの
構成を示すブロック回路図である。
【図2】 複数のパワーレシーバシステムに電源を時分
割供給するマスタシステムの動作を示すタイミングチャ
ートである。
【符号の説明】
1 マスタシステム、2 パワーレシーバシステム、1
0,20 電磁誘導コイル、11,21 アンテナ、1
3,24 電源回路、14 GCS、15,25 シス
テムコントローラ、16 出力コントローラ、17 微
弱電波送信部、18 微弱電波受信部、22 整流平滑
回路、23 定義電圧生成回路、26微弱電波送受信部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力供給側装置から電磁誘導コイルを介
    して電磁誘導により電力を受給する電力伝達手段と、 無線を介して上記電力供給側装置との間で電力制御情報
    の授受を常に行う無線相互通信手段とを備え、 上記無線相互通信手段は、上記無線を介して上記電力供
    給側装置から常に送信されてくる電力制御情報を受信
    し、また、当該装置に必要である電源データを記憶手段
    から読み出して上記無線を介して電力制御情報として送
    信し、 上記電力供給側装置との間で上記無線を介して上記無線
    相互通信手段による電力制御情報の授受を常に行うこと
    により、上記電力供給側装置を制御して、要求定義に応
    じた電力を上記電力供給側装置から上記電磁誘導コイル
    を介して受給するようにしたことを特徴とする無線式電
    力受給装置。
  2. 【請求項2】 上記無線相互通信手段は、上記電力供給
    側装置から上記電磁誘導コイルを介して電力が供給され
    ることにより動作可能な状態にされることを特徴とする
    請求項1記載の無線式電力受給装置。
  3. 【請求項3】 上記無線相互通信手段は、当該装置を特
    定するための電力受給側装置アドレス値を含む電力制御
    情報を受信することを特徴とする請求項1記載の無線式
    電力受給装置。
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