JP2003189508A - 非接触電力供給装置 - Google Patents

非接触電力供給装置

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JP2003189508A
JP2003189508A JP2001382224A JP2001382224A JP2003189508A JP 2003189508 A JP2003189508 A JP 2003189508A JP 2001382224 A JP2001382224 A JP 2001382224A JP 2001382224 A JP2001382224 A JP 2001382224A JP 2003189508 A JP2003189508 A JP 2003189508A
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coil
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distance
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Koji Ogawa
浩司 小川
Norinaga Kosuge
宣良 小菅
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触電力供給装置の給電部から受電部に伝
送される電力を給電側で制御し、受電部に電圧安定回路
を備えることなく、受電部の出力電圧を安定化して、受
電部の発熱量を低減し、受電部の小型・軽量化を実現す
る。 【解決手段】 給電部の直流入力電圧を検出する入力電
圧検出手段、および給電コイルと受電コイルとの距離を
検出する距離検出手段がインバータ回路の発振を間欠制
御する。インバータ回路の発振が停止している期間は電
力が伝送されないので、インバータ回路の直流入力電圧
の変動や給電コイルと受電コイルとの距離の変動に応じ
て、給電部から受電部に伝送される電力が制御され、受
電部が受電する電力の変動が低減するので、受電部の出
力電圧の変動が低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給電コイルと受電
コイルとからなる分離トランスによって給電部から受電
部に非接触で電力を供給する非接触電力供給装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、周囲環境の影響を受けることなく
給電部から受電部に電力を供給できる非接触電力供給装
置が多用されている。具体的には、この種の非接触電力
供給装置は、受電部と給電部とを容易に切り離せる利点
を生かした小型の携帯機器(例えば携帯電話器)や、非
接触電力供給装置を使用することが製品の生産性および
保守に好適な小型機器(例えば、自動車用モジュール部
品等)、さらには給電部と受電部とを切り離して使用す
ることが前提となる電気自動車等に使用される。したが
って、非接触電力供給装置の受電部は小型・軽量である
ことが望まれる。
【0003】こうした非接触電力供給装置では、給電部
は、給電コイルと、直流電源から電力の供給を受けて給
電コイルを励磁するインバータとを有し、受電部は、給
電コイルに電磁結合する受電コイルと受電コイルが受電
した交流電力を整流する整流回路(交流直流変換回路)
を有する。そして、整流回路から出力される直流電力を
受電部に接続された負荷に供給するものとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の非接
触電力供給装置においては、直流入力電圧の変動または
給電コイルと受電コイルとの距離の変動によって整流回
路の出力電圧が変動する。こうした整流回路の出力電圧
変動が生じても、受電部は、負荷に安定した電圧を供給
するため、整流回路と負荷との間に電圧安定回路を設け
ている。ところが、この電圧安定回路は、電圧安定回路
内部の電圧降下と負荷電流とに起因する発熱を伴う。し
たがって、従来の非接触電力供給装置では、受電部の電
圧安定回路が発熱し、その放熱部品のために、受電部が
大型化するといった問題がある。
【0005】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、給電部から受電部に伝送される電力を
給電側で制御することによって、受電部に電圧安定回路
を備えることなく、受電部の出力電圧を安定化して、受
電部の発熱量を低減し、受電部の小型・軽量化を実現す
る非接触電力供給装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、請求項1では、直流電力を交流電力
に変換するインバータと、インバータで励磁される給電
コイルと、給電コイルと電磁結合して交流電力を受電す
る受電コイルと、受電コイルが受電した交流電力を直流
電力に変換する交流直流変換回路と、インバータの直流
入力電圧を検出する入力電圧検出手段と入力電圧検出手
段の検出結果に基づき、インバータの発振を間欠停止さ
せる間欠制御手段とを備えた非接触電力供給装置が提供
される。
【0007】このような構成を有する非接触電力供給装
置では、インバータの発振を間欠的に動作・停止するこ
とができる。したがって、インバータの直流入力電圧の
変動を検出し、この変動に応じてインバータの発振期間
と停止期間とを制御することで、給電部から受電部に伝
送される電力を制御することができ、インバータの直流
入力電圧の変動にもかかわらず、受電部の出力電圧の変
動が低減される。
【0008】請求項2の非接触電力供給装置では、給電
コイルと受電コイルとの距離を検出する距離検出手段の
検出結果によって、間欠制御手段がインバータの発振を
間欠制御する。このような構成を有する非接触電力供給
装置では、給電コイルと受電コイルとの距離が変動して
も、給電部から受電部に伝送される電力が制御されるの
で、受電部の出力電圧の変動が低減される。
【0009】請求項3の非接触電力供給装置では、イン
バータの直流入力電圧を検出する入力電圧検出手段、お
よび給電コイルと受電コイルとの距離を検出する距離検
出手段の検出結果によって、間欠制御手段がインバータ
の発振を間欠制御する。このような構成を有する非接触
電力供給装置では、インバータの直流入力電圧の変動や
給電コイルと受電コイルとの距離の変動にもかかわら
ず、給電部から受電部に伝送される電力が制御されるの
で、受電部の出力電圧の変動が低減される。
【0010】請求項4の非接触電力供給装置は、距離検
出手段として、インバータの直流入力電流を検出する入
力電流検出手段を備えている。インバータの直流入力電
圧と受電部の負荷抵抗とがそれぞれ一定値の場合には、
インバータの直流入力電流は、給電コイルと受電コイル
との距離に対応して変動する。具体的には、上記距離が
短いほど、両コイル間の電磁結合が強くなり、給電コイ
ルに流れる電流が増加して、インバータ回路の直流入力
電流が増加する。したがって、上記のような構成を有す
る非接触電力供給装置では、インバータの直流入力電流
を検出することで、給電コイルと受電コイルとの距離を
検出することができ、給電コイルと受電コイルとの距離
の変動にもかかわらず、給電部から受電部に伝送される
電力が制御されるので、受電部の出力電圧の変動を低減
できる。
【0011】上記入力電流検出手段は、前記インバータ
の直流電源とインバータとの間に一次コイルを介挿し、
該一次コイルと電磁結合する二次コイルに誘起される電
圧を検出することによって、インバータの直流入力電流
を検出することができ(請求項5)、検出された直流入
力電流から給電コイルと受電コイルとの距離を検出する
ことができる。
【0012】請求項6では、給電コイルは給電コンデン
サと接続されて給電共振回路を形成し、インバータはこ
の給電共振回路の共振周波数で発振する。この場合、給
電コイルと受電コイルとの距離が変動して両コイル間の
電磁結合が変動すると、両コイル間の相互インダクタン
スが変動するので、給電コイルの自己インダクタンスも
変動して、インバータの発振周波数が変動する。したが
って、インバータの発振周波数を測定することによっ
て、距離検出手段は給電コイルと受電コイルとの距離を
検出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態に係る非接触電力供給装置を説明する。図1
は、本発明に係る非接触電力供給装置の一実施形態の要
部概略構成図である。非接触電力供給装置1は給電部2
と受電部3からなり、給電部2から受電部3に電力を伝
送する分離トランス4は、給電コイル5とこの給電コイ
ル5に電磁結合させて設けた受電コイル6から構成され
る。
【0014】給電部2は、給電コイル5と、該給電コイ
ル5に接続されてソース接地型プッシュ・プル回路を構
成する一対のMOS型電界効果トランジスタ(以下、
「MOSトランジスタ」)Q7a、Q7bを主として構
成されるインバータ回路と、給電コイル5に接続された
給電コンデンサC8とを主体に構成され、直流入力端子
2a、2b間に接続された外部直流電源(たとえばバッ
テリ)から電力の供給を受けて動作する。
【0015】ここで、直流入力端子2aは外部直流電源
の正電圧側(たとえば+12V)に接続され、アース側
端子である直流入力端子2bは外部直流電源の負電圧側
に接続される。直流入力端子2aに印加された正電圧
は、給電コイル5の中点5c(一端5aと他端5bの中
点)から給電コイル5を経て、MOSトランジスタQ7
a、Q7bに印加される。具体的には、MOSトランジ
スタQ7aは、そのドレインが給電コイル5の一端5a
に接続され電力の供給をうけ、同様にMOSトランジス
タQ7bは、そのドレインが給電コイル5の他端5bに
接続されて電力の供給をうける。
【0016】また、MOSトランジスタQ7bのゲート
は、直列接続された抵抗R9aとコンデンサC10aを
介して給電コイル5の一端5aに接続され、MOSトラ
ンジスタQ7aのゲートは、直列接続された抵抗R9b
とコンデンサC10bを介して給電コイル5の他端5b
に接続されている。したがって、抵抗R9aとコンデン
サC10a、並びに抵抗R9bとコンデンサC10b
は、正帰還ループを形成している。このように形成され
た正帰還回路によって、インバータ回路は給電コイル5
と給電コンデンサC8とからなる並列共振回路の共振周
波数で発振する。
【0017】なお、MOSトランジスタQ7aのゲート
・ソース間に接続されたダイオードD11aは、MOS
トランジスタQ7aのゲートが負電圧になることを防止
する作用を有する。MOSトランジスタQ7bのゲート
・ソース間に接続されたダイオードD11bも同様な作
用を有する。また、抵抗R12〜R15は、起動抵抗で
あり、MOSトランジスタQ7aとQ7bのゲートに正
電圧のバイアス電圧を印加して、インバータ回路の発振
起動時において、ゲート・ソース間のスレッショルド電
圧(MOSトランジスタの導通・遮断を規定する電圧)
の低い方のMOSトランジスタを先に導通させるもので
ある。
【0018】さらに、MOSトランジスタQ7a、Q7
bのゲートとアースとの間には、MOSトランジスタQ
16a、Q16bがそれぞれ接続されている。MOSト
ランジスタQ16aとQ16bは、トランジスタQ17
で駆動されており、トランジスタQ17のベースにロー
レベル信号が入力されたときに導通し、トランジスタQ
17のベースにハイレベル信号が入力されたときに遮断
する。
【0019】したがって、トランジスタQ17にローレ
ベル信号が入力されると、MOSトランジスタQ16
a、Q16b、トランジスタQ17はインバータ回路の
発振を停止させる作用を有する。なお、R18はトラン
ジスタQ17のコレクタ負荷抵抗であり、R19a、R
19bは、トランジスタQ17のコレクタからMOSト
ランジスタQ16a、16bのゲート間に、それぞれ直
列に介挿された抵抗である。
【0020】さらに、給電部2は、電流検出回路(距離
検出手段としての入力電流検出手段)20、電圧検出回
路(入力電圧検出手段)21と、クロック生成回路2
2、および間欠制御回路(間欠制御手段)23を備えて
いる。電流検出回路20は、以下のようにして、給電コ
イル5と受電コイル6との距離を検出する。この距離検
出は、前述したように、上記両コイル間の距離が短いほ
ど、インバータ回路の直流入力電流が増加することを利
用して行われる。
【0021】たとえば、給電コイルと受電コイルとの間
の距離が1mmの場合において、インバータ回路の直流
入力電流が4Aであるときには、4Aを閾値として直流
入力電流を検出すれば、給電コイルと受電コイル間距離
が、1mmを超えているか又は1mm以下かを検知する
ことができる。なお、ここでは、給電部2の直流入力電
圧(インバータ回路の直流入力電圧)は一定であり、受
電部3に接続された負荷抵抗は一定であるとする。ま
た、分離トランス4を形成する給電コイル5と受電コイ
ル6との間の距離は、両コイル間の間隙をいうものとす
る。
【0022】電流検出回路20は、図2に示すように、
電流検出コイル30、ダイオードD31、D32、コン
デンサC33、増幅器34および比較回路35を備えて
いる。電流検出回路20は、給電部2の直流入力端子2
aと給電コイル5の中点5cとの間に直列に介挿され、
インバータ回路の直流入力電流は、電流検出回路20の
電流入力端子20aから電流出力端子20bへと流れ
る。電流入力端子20aと電流出力端子20bとの間に
は電流検出コイル30の一次側コイル30aが直列に介
挿され、一次側コイル30aの交流電流に比例した交流
電圧が電流検出コイル30の二次側コイル30bに誘起
される。二次側コイル30bに誘起した交流電圧はダイ
オードD32で整流された後、コンデンサC33で平滑
され直流電圧に変換される。なお、ダイオードD31
は、インバータ回路の発振動作や、間欠発振動作に起因
して、電流検出コイル30に発生するトランジェント電
圧を低減するスナバ・ダイオードである。
【0023】こうして得られたインバータ回路の直流入
力電流に比例した直流電圧は、増幅器34で増幅され
て、比較回路35の第1の入力端子35aに入力され
る。比較回路35は、第2の入力端子35bに入力され
た電流検出基準電圧と増幅器34の出力電圧とを比較す
ることによって、インバータ回路の直流入力電流が、4
Aを超えているか又は4A以下かを検知する。ここで
は、直流入力電流が4Aを超えていれば、給電コイル5
と受電コイル6との距離は1mm未満であり、直流入力
電流が4A以下であれば、給電コイル5と受電コイル6
との距離は1mm以上であるとする。
【0024】一方、電圧検出回路21は、外部直流電源
から供給される直流入力電圧の変動を検出する。たとえ
ば、給電コイル5と受電コイル6との距離が1mm以上
の場合においては、電圧検出回路21は、14Vおよび
15Vの2つの電圧を閾値として、直流入力端子2aに
印加された電圧の変動を監視する。したがって、電圧検
出回路21は、インバータ回路の直流入力電圧が、14
V以下の電圧、14Vを超えて15V以下の電圧または
15Vを超えた電圧の3つの状態を検知する。
【0025】図3に示す電圧検出回路21は、14Vを
第1の閾値とする第1の電圧比較回路41、15Vを第
2の閾値とする第2の電圧比較回路42、および変換テ
ーブル43を有している。ここで、第1の電圧比較回路
41は電圧比較器41aを主体として構成されており、
給電部2の直流入力端子2aに印加された電圧は抵抗R
41bとR41cとで抵抗分圧され、電圧検出回路21
の内部の基準電圧は抵抗R41dとR41eとで抵抗分
圧され、電圧比較器41aはこれら抵抗分圧された電圧
を比較する。このようにして、第1の電圧比較回路41
はインバータ回路の直流入力電圧と第1の閾値である1
4Vとを比較する。第2の電圧比較回路42も同様であ
る。
【0026】そして、電圧比較回路41および42の電
圧比較出力は、変換テーブル43で前記3つの直流入力
電圧の状態に対応する出力に変換され、電圧検出回路2
1の第1〜3の電圧検出力端子21a〜21cから出力
される。かくして、インバータ回路の直流入力電圧が1
4V以下の電圧のときには、電圧検出回路21の第1の
電圧検出力端子21aだけがハイレベル信号を出力し、
インバータ回路の直流入力電圧が14Vを超えて15V
以下の電圧のときには、電圧検出回路21の第2の電圧
検出端子21bだけがハイレベル信号を出力し、インバ
ータ回路の直流入力電圧が15Vを超えた電圧のときに
は、電圧検出回路21の第3の電圧検出端子21cだけ
がハイレベル信号を出力する。電圧検出端子21a〜2
1cは、間欠制御回路23の制御入力端子23a〜23
cにそれぞれ接続されている。
【0027】次に、給電コイル5と受電コイル6との距
離が1mm未満の場合には、電圧検出回路21は、1
3.5Vおよび14Vの2つの電圧を閾値として、直流
入力端子2aに印加された電圧の変動を監視する。この
場合には、電圧検出回路21は、インバータ回路の直流
入力電圧が、13.5V以下の電圧、13.5Vを超え
て14V以下の電圧または14Vを超えた電圧の3つの
状態を検出する。
【0028】そして、電圧検出回路21では、インバー
タ回路の直流入力電圧が13.5V以下の電圧のときに
は、電圧検出回路21の第1の電圧検出力端子21aだ
けがハイレベル信号を出力し、インバータ回路の直流入
力電圧が13.5Vを超えて14V以下の電圧のときに
は、電圧検出回路21の第2の電圧検出端子21bだけ
がハイレベル信号を出力し、インバータ回路の直流入力
電圧が14Vを超えた電圧のときには、電圧検出回路2
1の第3の電圧検出力端子20cだけがハイレベル信号
を出力する。
【0029】なお、電圧検出回路21は、電流検出回路
20の電流検出結果(距離検出結果)に基づき、前述し
た第1の閾値および第2の閾値を変更する。次に、図4
に示すクロック生成回路22は、MOSトランジスタQ
7bのドレインに出力されるインバータ回路の間欠発振
信号を抵抗R24a、R24bで分圧した信号から連続
クロック信号を生成する。
【0030】具体的には、クロック生成回路22が、上
記分圧された間欠発振信号を電圧比較器51によって、
クロック信号として生成している。このようにして生成
された連続クロック信号は間欠制御回路23へと出力さ
れる。
【0031】間欠制御回路23は、インバータ回路の発
振を間欠停止させるために、クロック生成回路22で生
成されたクロック信号をカウントする。たとえば、給電
コイル5と受電コイル6との距離が1mm以上の場合に
おいて、インバータ回路の直流入力電圧が14V以下の
ときには、インバータ回路を連続発振させる。
【0032】図5(a)に示すように、インバータ回路
の直流入力電圧が14V以下の電圧であると、間欠制御
回路23の制御入力端子23aだけが連続してハイレベ
ルになり、間欠制御回路23は、クロック信号のカウン
トにかかわらず、その出力端子23dにハイレベル信号
を出力する。なお、図5(a)は、距離1mm以上を、
「距離>1mm」と表示し、インバータ回路の直流入力
電圧が14V以下であることを、「入力電圧<14V」
と表示する。以下同様である。
【0033】次に、インバータ回路の直流入力電圧が1
4Vを超えて15V以下のときには、一定期間(期間T
b)だけインバータ回路の発振を間欠停止させ、その
後、期間T1だけインバータ回路を発振状態とする。具
体的には、図5(b)に示すように、間欠制御回路23
は、先ず期間Tbに相当するクロック信号をカウントす
るまで、その出力端子23dにローレベル信号を出力す
る。期間Tbに相当するクロック信号をカウントし終え
ると(期間Tbが経過すると)、間欠制御回路23の出
力端子23dの出力はハイレベルに変化すると共に、間
欠制御回路23は期間T1に相当するクロック信号をカ
ウントする。間欠制御回路23が期間T1に相当するク
ロック信号をカウントし終えると、その出力端子23d
の出力はローレベルに変化して、間欠制御回路23は上
記のカウント動作を繰り返す。
【0034】さらに、図5(c)に示すように、インバ
ータ回路の直流入力電圧が15Vを超えた電圧のときに
は、間欠制御回路23は、期間Tbにおいて、その出力
端子23dにローレベル信号を出力する。期間Tbが経
過すると、間欠制御回路23の出力端子23dの出力は
ハイレベルに変化すると共に、間欠制御回路23は、ク
ロック信号をカウントして、期間T2だけ出力端子23
dにハイレベル信号を出力する。
【0035】なお、インバータ回路の直流入力電圧が上
昇すると、給電部2から受電部3に伝送される電力は増
加するので、インバータ回路の発振維持期間は短くなる
必要があり、期間T1、T2の関係はT1>T2とな
る。期間T1におけるインバータ回路の間欠発振信号波
形(アースに対する給電コイル5の中点5cの電圧波
形)を図6に、期間T2におけるインバータ回路の間欠
発振信号波形を図7に示す。
【0036】次に、給電コイル5と受電コイル6との距
離が1mm未満の場合において、図5(d)に示すよう
に、インバータ回路の直流入力電圧が13.5V以下の
ときには、間欠制御回路23は、期間Tbにおいて、そ
の出力端子23dにローレベル信号を出力し、期間Tb
に続く期間T3において出力端子23dにハイレベル信
号を出力する。
【0037】インバータ回路の直流入力電圧が13.5
Vを超えて14V以下のときには、図5(e)に示すよ
うに、間欠制御回路23は、期間Tbにおいて、その出
力端子23dにローレベル信号を出力し、期間Tbに続
く期間T4おいて出力端子23dにハイレベル信号を出
力する。インバータ回路の直流入力電圧が14Vを超え
たときには、図5(f)に示すように、間欠制御回路2
3は、期間Tbにおいて、その出力端子23dにローレ
ベル信号を出力し、期間Tbに続く期間T5おいて出力
端子23dにハイレベル信号を出力する。
【0038】なお、インバータ回路の直流入力電圧の上
昇に起因して、給電部2から受電部3に伝送される電力
は増加するので、期間T3〜T5の関係はT3>T4>
T5となる。また、給電コイル5と受電コイル6との距
離が短くなると、両コイル間で伝送される電力は増加す
るので、インバータ回路の発振維持期間も短くなる。た
とえば、距離1mm以上で、インバータ回路の直流入力
電圧が14Vを超えたとき、発振維持期間はT1であ
り、距離1mm未満で、インバータ回路の直流入力電圧
が14Vを超えたとき、発振維持期間はT5であるが、
ここでT1>T5なる関係が成立する。
【0039】こうして得られる間欠制御回路23の出力
端子23dの信号は、前述したトランジスタQ17のベ
ースに入力されてインバータ回路の発振を間欠制御す
る。一方、受電部3は、前述した受電コイル6と、受電
コイル6に接続されて両波整流回路を形成する第1の整
流ダイオードD61a、第2の整流ダイオードD61
b、平滑コイルL62および平滑コンデンサC63を有
している。
【0040】受電コイル6の一端6aは第1の整流ダイ
オードD61aに接続され、受電コイル6の他端6bは
第2の整流ダイオードD61bに接続され、ダイオード
D61a、D61bで整流された正極性電圧は平滑コイ
ルL62を介して平滑コンデンサC63の+側端子に接
続されている。なお、受電コイル6にはコンデンサC6
4が接続されて、インバータ回路の発振周波数に共振す
る共振回路を形成している。一方、受電コイル6の中点
6c(一端6aと他端6bの中点)は、平滑コンデンサ
C63の−側端子に接続されている。平滑コンデンサC
63の+側端子は受電部3の直流出力端子3aに、平滑
コンデンサC63の−側端子は受電部3の直流出力端子
3bにそれぞれ接続され、直流出力端子3a側を正電圧
とする直流電圧が出力され、直流出力端子3a、3b間
に負荷が接続される。
【0041】以上説明した非接触電力供給装置1の給電
部2と受電部3との距離が1mm以上の場合において、
たとえば直流入力電圧が12Vのとき、インバータ回路
は連続発振を維持し、受電部3の出力端子3a、3b間
に、たとえば13.5Vが出力される。ところが、給電
部2と受電部3との位置関係および負荷の抵抗値が変動
しない場合において、給電部2の直流入力電圧が12V
より上昇すると、給電部2から、受電部3に伝送される
電力が増加する。そうすると、受電部3の出力電圧が上
昇する。
【0042】しかし、直流入力電圧が14Vより高い電
圧になると、前述のように間欠制御回路23によって、
インバータ回路の発振が間欠停止するので(期間Tbで
は発振停止、期間T1では発振維持)受電部3に伝送さ
れる電力の増加が低減される。したがって、受電部3の
出力電圧上昇が低減される。たとえば、T1/(Tb+
T1)=12/14ならば、直流入力電圧が14Vを僅
かに超えたとき、受電部3の出力電圧は13.5Vとな
る。
【0043】同様に、直流入力電圧が15Vより高い電
圧になると、前述のように間欠制御回路23によって、
インバータ回路の発振維持期間がT1からT2へと減少
するので、やはり、受電部3に伝送される電力の増加が
低減される。したがって、受電部3の出力電圧上昇が低
減される。たとえば、T2/(Tb+T2)=12/1
5ならば、直流入力電圧が15Vを僅かに超えたとき、
受電部3の出力電圧は13.5Vとなる。
【0044】上述したように、非接触電力供給装置1で
は、直流入力電圧が12Vから14V、さらに15Vと
上昇しても、受電部3の出力電圧の変動を低減できる。
次に、非接触電力供給装置1の給電部2と受電部3との
距離が1mm未満の場合において、直流入力電圧が12
Vのとき、間欠制御回路23によって、インバータ回路
の発振維持期間がT3となり、インバータ回路は間欠発
振をして、給電部2と受電部3との距離が1mm以上か
ら1mm未満へと短くなったことによる受電部3の出力
電圧上昇が低減され、受電部3の出力端子3a、3b間
に、13.5Vが出力される。
【0045】その後に、直流入力電圧が13.5Vを僅
かに超えたとき、間欠制御回路23によって、インバー
タ回路の発振維持期間がT4となり、直流入力電圧が上
昇したことに伴う受電部3の出力電圧上昇が低減され、
受電部3の出力端子3a、3b間に、13.5Vが出力
される。さらに、直流入力電圧が14Vを僅かに超えた
とき、間欠制御回路23によって、インバータ回路の発
振維持期間がT5となり、直流入力電圧が上昇したこと
に伴う受電部3の出力電圧上昇が低減され、受電部3の
出力端子3a、3b間に、13.5Vが出力される。
【0046】なお、期間T3、T4およびT5を定める
際には、負荷抵抗を規定の負荷抵抗とし、給電部2と受
電部3との距離、給電部2の直流入力電圧を所定の距離
・電圧として、受電部3の出力電圧が規定の電圧となる
インバータ回路の発振維持期間を実測すればよい。かく
して、非接触電力供給装置1では、給電部2の直流入力
電圧が変動しても、図8(a)に示すように受電部3の
出力電圧変動が低減される。ここで、実線は、(給電部
2の直流入力電圧)対(受電部3の出力電圧)特性を示
し、破線はインバータ回路の発振が間欠制御されない場
合における受電部3の出力電圧特性を示す。図8(a)
では、給電部2の直流入力電圧が12Vを超えると、イ
ンバータ回路の発振が間欠制御されて、給電部2の直流
入力電圧が12Vから14V、15Vへと上昇しても、
受電部3の出力電圧の上昇が低減されている。
【0047】また、給電部2と受電部3との距離が変動
しても、図8(b)に示すように、受電部3の出力電圧
の変動が低減される。ここで、実線は、(給電部2と受
電部3との距離)対(受電部3の出力電圧)特性を示
し、破線はインバータ回路の発振が間欠制御されない場
合における受電部3の出力電圧特性を示す。ここで、給
電部2と受電部3との距離が2.5mm以下になると、
インバータ回路の発振が間欠制御されて、上記距離が2
mm、1mmと短くなっても、受電部3の出力電圧の上
昇が低減されている。
【0048】なお、距離検出手段はインバータ回路の発
振周波数の変動を検出するものであってもよい。前述の
ように、給電コイル5と受電コイル6との距離が変動す
ると、給電コイル5の自己インダクタンスも変動して、
給電コイル5と給電コンデンサC8から規定されるイン
バータ回路の発振周波数が変動する。したがって、クロ
ック生成回路から出力されるクロック信号の周波数を測
定することで、給電コイル5と受電コイル6との距離を
検出することができる。このようにして検出した給電コ
イル5と受電コイル6との距離に応じて、電圧検出回路
21の閾値を前述のように選択すれば、非接触電力供給
装置1は、給電部2の直流入力電圧が変動しても、ある
いは、給電部2と受電部3との距離が変動しても、受電
部3の出力電圧の変動を低減することができる。
【0049】なお、20Wの電力を伝送する場合、給電
コイル5と受電コイル6との距離が1mmのときに、イ
ンバータ回路の発振周波数は78kHzであり、距離が
3mmのときに、インバータ回路の発振周波数は105
kHzであり、距離が6mmのときに、インバータ回路
の発振周波数は120kHzであった。なおここで、給
電部と受電部との距離が変動しない非接触電力供給装置
の場合には、給電部と受電部との距離検出手段は不必要
であり、給電部の入力電圧検出手段の検出結果に基づ
き、間欠制御回がインバータ回路の発振維持期間を制御
すれば、受電部の出力電圧変動が低減される。
【0050】一方、電圧検出回路がより多くの電圧比較
回路を有して、間欠制御回が前記電圧比較回路の検出結
果に基づき発振維持期間を制御すれば、非接触電力供給
装置は、より広い範囲の直流入力電圧変動に対して受電
部の出力電圧変動を低減することができる。また、距離
検出手段がより極細かく給電部と受電部との距離を検出
して間欠制御回が発振維持期間を制御すれば、非接触電
力供給装置は、より広い範囲の給電部と受電部間距離の
変動に対して、受電部の出力電圧変動を低減することが
できる。
【0051】以上説明した本発明は、上述した実施形態
に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲
で種々の変形をして実施することができる。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非接触電
力供給装置によれば、給電部側でインバータ回路の直流
入力電圧の変動を検出し、この検出結果に基づきインバ
ータ回路の発振が間欠制御されるので、直流入力電圧の
変動に伴って生じる給電部から受電部に伝送される電力
変動が低減され、受電部は電圧安定回路を使用すること
なく出力電圧の変動を低減できる。したがって、受電部
の発熱が低減され、受電部を小型・軽量化できるという
効果が発揮される(請求項1)。
【0053】また、給電部側で給電部と受電部との間の
距離の変動を検出し、この検出結果に基づきインバータ
回路の発振が間欠制御されるので、距離変動に伴って生
じる給電部から受電部に伝送される電力変動が低減さ
れ、受電部は電圧安定回路を使用することなく出力電圧
の変動を低減できる。したがって、受電部の発熱が低減
され、受電部を小型・軽量化できるという効果が発揮さ
れる(請求項2)。
【0054】さらに、給電部側でインバータ回路の直流
入力電圧の変動と給電部と受電部との間の距離の変動と
を検出し、これらの検出結果に基づきインバータ回路の
発振動作が間欠制御されるので、受電部に伝送される電
力変動が低減され、受電部は電圧安定回路を使用するこ
となく出力電圧の変動を低減できる。したがって、受電
部の発熱が低減され、受電部を小型・軽量化できるとい
う効果が発揮される(請求項3)。
【0055】給電部と受電部との間の距離変動は、イン
バータ回路の直流入力電流で測定されてインバータ回路
の発振が間欠制御されるので、給電部と受電部との間の
距離の変動にもかかわらず、受電部は電圧安定回路を使
用することなく出力電圧の変動を低減できる。したがっ
て、受電部の発熱が低減され、受電部を小型・軽量化で
きるという効果が発揮される(請求項4、5)。
【0056】給電部と受電部との間の距離変動は、イン
バータ回路の発振周波数で測定されてインバータ回路の
発振が間欠制御されるので、給電部と受電部との間の距
離の変動にもかかわらず、受電部は電圧安定回路を使用
することなく出力電圧の変動を低減できる。したがっ
て、受電部の発熱が低減され、受電部を小型・軽量化で
きるという効果が発揮される(請求項6)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非接触電力供給装置の一実施形態
の要部概略構成図である。
【図2】図1における電流検出回路の要部概略構成図で
ある。
【図3】図1における電圧検出回路の要部概略構成図で
ある。
【図4】図1におけるクロック生成回路の要部概略構成
図である。
【図5】インバータ回路の発振を間欠制御する間欠制御
回路23の出力信号を示す図である。
【図6】図1の非接触電力供給装置で、給電部と受電部
の間の距離が1mm未満の場合において、給電部の直流
入力電圧が14Vを超えたときのインバータ回路の間欠
発振波形図である。
【図7】図1の非接触電力供給装置で、給電部と受電部
の間の距離が1mm未満の場合において、給電部の直流
入力電圧が15Vを超えたときのインバータ回路の間欠
発振波形図である。
【図8】図1の非接触電力供給装置における(給電部2
の直流入力電圧)対(受電部3の出力電圧)の特性、お
よび(給電部2と受電部3との距離)対(受電部3の出
力電圧)の特性を示す図である。
【符号の説明】
1 非接触電力供給装置 2 給電部 3 受電部 5 給電コイル 6 受電コイル Q7a、Q7b MOSトランジスタ C8 給電コンデンサ 20 電流検出回路 21 電圧検出回路 23 間欠制御回路 30 電流検出コイル 30a 電流検出コイルの一次側コイル 30b 電流検出コイルの二次側コイル D61a、D61b 整流ダイオード L62 平滑コイル C63 平滑コンデンサ
フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 DA04 FA08 GB08 5H730 AA15 BB25 BB61 DD04 EE03 EE08 FD11 FD41 FF06 FG07 FG22

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電力を交流電力に変換するインバー
    タと、 前記インバータで励磁される給電コイルと、 前記給電コイルと電磁結合して交流電力を受電する受電
    コイルと、 前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換す
    る交流直流変換回路と、 前記インバータの直流入力電圧を検出する入力電圧検出
    手段と前記入力電圧検出手段の検出結果に基づき、前記
    インバータの発振を間欠停止させる間欠制御手段とを備
    えたことを特徴とする非接触電力供給装置。
  2. 【請求項2】 直流電力を交流電力に変換するインバー
    タと、 前記インバータで励磁される給電コイルと、 前記給電コイルと電磁結合して交流電力を受電する受電
    コイルと、 前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換す
    る交流直流変換回路と、 前記給電コイルと前記受電コイルとの距離を検出する距
    離検出手段と前記距離検出手段の検出結果に基づき、前
    記インバータの発振を間欠停止させる間欠制御手段とを
    備えたことを特徴とする非接触電力供給装置。
  3. 【請求項3】 直流電力を交流電力に変換するインバー
    タと、 前記インバータで励磁される給電コイルと、 前記給電コイルと電磁結合して交流電力を受電する受電
    コイルと、 前記受電コイルが受電した交流電力を直流電力に変換す
    る交流直流変換回路と、 前記インバータの直流入力電圧を検出する入力電圧検出
    手段と、 前記給電コイルと前記受電コイルとの距離を検出する距
    離検出手段と、 前記入力電圧検出手段と前記距離検出手段との検出結果
    に基づき、前記インバータの発振を間欠停止させる間欠
    制御手段とを備えたことを特徴とする非接触電力供給装
    置。
  4. 【請求項4】 前記距離検出手段は、前記インバータの
    直流入力電流を検出する入力電流検出手段であることを
    特徴とする請求項2または3に記載の非接触電力供給装
    置。
  5. 【請求項5】 前記入力電流検出手段は、前記インバー
    タの直流電源と給電コイルとの間に一次コイルを介挿
    し、該一次コイルと電磁結合する二次コイルに誘起され
    る電圧を検出して、前記インバータの直流入力電流を検
    出することを特徴とする請求項4に記載の非接触電力供
    給装置。
  6. 【請求項6】 前記給電コイルは給電コンデンサと接続
    されて給電共振回路を形成し、 前記距離検出手段は、前記給電共振回路の共振周波数で
    規定される前記インバータの発振周波数を測定すること
    によって、前記給電コイルと前記受電コイルの距離を検
    出することを特徴とする請求項2または3に記載の非接
    触電力供給装置。
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