JP2004153879A

JP2004153879A - 非接触給電装置

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Publication number: JP2004153879A
Application number: JP2002313562A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Sato; 秀隆佐藤; Hitoshi Hosoe; 仁細江
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】２次側ユニットの出力を常に適正な値に調節することが可能な非接触給電装置を提供する。
【解決手段】結合トランスの１次側と２次側を個別に収容して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニット１と２次側ユニット４を具備し、前記１次側ユニット１から２次側ユニット４へ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する給電装置Ａにおいて、前記２次側ユニット４は、前記結号トランスの２次側における電圧および電流に関する信号を外部へ無線送信する送信装置２０を備え、前記１次側ユニット１は、無線送信された前記信号を受信して、この信号を基に１次側ユニット１の駆動を制御する受信装置１２を具備して構成した。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次側の出力電圧および出力電流の適正な値に調節することが可能な非接触給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、結合トランスの１次側を収容する１次側ユニットと、結合トランスの２次側を収容する２次側ユニットを分離可能に構成し、前記１次側ユニットと２次側ユニットを接近させた状態で、１次側ユニットから２次側ユニットへ非接触で電力を供給する電源装置（非接触給電装置）はよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この非接触給電装置によれば、前記１次側ユニットの電源コードを屋内コンセント等の固定電源に差し込み、窓ガラスやドア等の介在物を挟んで２次側ユニットを前記１次側ユニットに対向配置させて１次側ユニットの１次側巻線と２次側ユニットの２次側巻線から結合トランスを形成し、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給することができる。
【０００４】
つまり、前記２次側ユニットを屋外に配置すれば、窓ガラスやドアなどを開放することなく屋内と屋外を閉ざした状態で、屋内電源（商用電源）を利用して、前記２次側ユニットに接続した負荷を屋外において良好に駆動させることができ非常に便利である
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１０６５８号（第２，３頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前述した非接触給電装置においては、２次側ユニットに接続される負荷の大きさ（負荷が接続されていない場合を含む）によっては、２次側ユニットの出力電圧が不足したり、過電圧になるといった問題があった。
【０００７】
すなわち、２次側ユニットに接続される負荷の大小によって、２次側ユニットに不足電圧が生じたり、過電圧が生じることになるため、２次側ユニットに接続した負荷に不具合が生じたり、また、破壊されてしまうなどの問題があった。
【０００８】
さらに、前記１次側ユニットと２次側ユニットの間の間隔が過度に狭かったり、逆に過度に広い場合、さらには、１次側ユニットに接続する商用電源に発生した電圧変動によって、２次側ユニットに電圧不足が生じたり、過電圧となる等種々の問題があったが、従来の非接触給電装置は、前述した問題点を解消するための対策が十分に採られていないため、信頼性および安全性に少なからず不安があった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するために、２次側ユニットに接続される負荷の大きさや、１次側ユニットと２次側ユニットの間の間隔、また、１次側ユニットに接続する商用電源の電圧変動によっても、前記２次側ユニットの出力電圧を常に最適に制御することのできる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の非接触給電装置は、結合トランスの１次側と２次側を個別に収容して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニットと２次側ユニットを具備し、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する電源装置において、前記２次側ユニットは、前記結合トランスの２次側における電圧および電流に関する信号を外部へ無線送信する送信手段を備え、前記１次側ユニットは、無線送信された前記信号を受信して、この信号を基に１次側ユニットの駆動を制御する受信手段を具備して構成した。
【００１１】
請求項１記載の非接触給電装置によれば、２次側の電圧値および電流値を常に１次側で制御することが可能であるので、２次側に接続した負荷が過電圧や過電流によって破壊されたり、また、電圧不足や電流不足によって良好に動作させ得ないなどの問題の発生を確実に解消することができる。
【００１２】
請求項２記載の非接触給電装置は、請求項１記載の非接触給電装置において、前記送信手段は、電圧または電流を検出する手段と、該検出手段で検出した電圧値・電流値が予め設定した値以上である場合に限り、その旨を示すパルス信号を生成する手段と、前記パルス信号を高周波信号に変換して外部へ無線送信する手段を備え、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、当該高周波信号を受信した場合のみ１次側ユニットの駆動を停止する手段を具備して構成した。
【００１３】
請求項２記載の非接触給電装置によれば、２次側の電圧値および電流値がそれぞれ過電圧・過電流である場合は、その旨を示す信号が１次側へ送信されて１次側ユニットの駆動を即座に停止するため、それ以後は２次側に過電圧・過電流が流れることはなく、２次側に接続される負荷が誤作動したり、破壊されるといったことはない。
【００１４】
請求項３記載の非接触給電装置は、請求項１記載の非接触給電装置において、前記送信手段は、電圧または電流の検出手段と、該検出信号で検出した電圧・電流値に応じたパルス列からなるパルス信号を生成する手段と、該パルス信号を高周波信号に変換した後、外部へ無線送信する手段を備え、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、受信した高周波信号を送信手段にて生成されたパルス信号に復調させる手段と、復調させたパルス信号の内容に応じて１次側ユニットの駆動／停止を制御する手段を具備して構成した
。
【００１５】
請求項３記載の非接触給電装置によれば、無線送信時に高周波信号に変換したパルス信号を受信側で確実に復調させることができるので、２次側の電圧・電流情報を１次側で確実に把握することができ、２次側から１次側へのフィードバック制御が可能となる。
【００１６】
請求項４記載の非接触給電装置は、結合トランスの１次側と２次側を個別に収容して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニットと２次側ユニットを具備し、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する電源装置において、前記１次側ユニットは、前記結合トランスの２次側の周波数を共振周波数から逸脱させる信号を外部へ無線送信する送信手段を具備し、前記２次側ユニットは、無線送信された前記信号を受信し、この信号の内容に応じて前記結合トランスの２次側周波数を調節する受信手段を具備して構成した。
【００１７】
請求項４記載の非接触給電装置によれば、２次側に過電圧や過電流が生じる可能性がある場合、もしくは、２次側に実際に過電圧や過電流が発生した場合において、１次側から２次側へ、当該２次側の周波数を共振周波数から逸脱させる信号を送信することによって、２次側の過電圧・過電流を確実に防止することができる。
【００１８】
請求項５記載の非接触給電装置は、請求項４記載の非接触給電装置において、前記送信手段は、前記結合トランスの２次側周波数を調節可能なスイッチ手段と、該スイッチ手段にて設定された内容をパルス列として示すパルス信号を生成する手段と、生成した前記パルス信号を高周波信号に変換した後、外部へ無線送信する手段を具備し、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、受信した高周波信号を送信手段にて生成されたパルス信号に復調させる手段と、復調させたパルス信号の内容に応じてスイッチング素子のオン／オフを制御することにより、前記結合トランスの２次側の周波数を調節する手段を具備して構成した。
【００１９】
請求項５記載の非接触給電装置によれば、２次側の周波数を１次側に備えたスイッチ手段の操作によって設定することができるので、２次側周波数の変更がより簡単な操作で迅速かつ確実に変更することができる。
【００２０】
請求項６記載の非接触給電装置は、請求項５記載の非接触給電装置において、前記スイッチ手段は、前記結合トランスの２次側周波数の共振周波数からの逸脱の程度を任意に設定可能な可変抵抗によって構成した。
【００２１】
請求項６記載の非接触給電装置によれば、スイッチ手段を可変抵抗によって構成することにより、２次側出力の微妙な調節が前記スイッチ手段により可能となる。
【００２２】
請求項７記載の非接触給電装置は、請求項２，３，５，６記載の非接触給電装置において、前記送信手段は、当該送信手段において生成したパルス信号が他の送信手段が生成したパルス信号と混信することを回避し、また、前記パルス信号が何れの送信手段にて生成されたものかを特定可能に変換する手段を備え、前記受信手段は、受信した高周波信号が個々に対応する送信手段から送信されたものである場合のみこれを保持し、個々に対応する送信手段以外から送信された信号である場合はこれを破棄する手段を具備して構成した。
【００２３】
請求項７記載の非接触給電装置によれば、当該非接触給電装置が複数台同時に使用されている場合においても、互いの無線信号が混信したり、何れの送信手段から送信された信号であるかを受信手段が特定できないといった問題の発生を確実に解消することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の非接触給電装置Ａの使用状態を示す側面図であり、図１において、１は屋内などに敷設された商用電源２に給電コード３によって接続された１次側ユニットであり、４は前記１次側ユニット１に壁や窓ガラス等の介在物５を挟んで対向配置される２次側ユニットを示している。
【００２５】
６は前記２次側ユニット４に接続コード７を介して接続される交流用若しくは直流用の負荷を示しており、本発明の非接触給電装置Ａは、前記１次側ユニット１と２次側ユニット４を具備して概略構成されている。
【００２６】
図２は前記１次側ユニット１および２次側ユニット４の構造を簡略化して示す側面図である。前記１次ユニット１は、そのケーシング８内に、商用電源２から給電コード３を通して供給された交流電圧を高周波の交番電流に変換して印加する給電回路９と、該給電回路９の出力側に接続された１次側巻線１０、該１次側巻線１０を継鉄部に巻回したＣ字形の１次側鉄心１１、および、外部からの無線信号を受信して、その信号を基に、１次側ユニット１を制御する受信装置１２と、該受信装置１２の出力信号を受けて、商用電源１から給電回路９に対する電力の供給と停止を切り換えるスイッチ回路１３を具備して構成されている。
【００２７】
前記２次側ユニット４は、ケーシング１４内に、前記１次側鉄心１１と端面を対向させるＣ字形の２次側鉄心１５と、該２次側鉄心１５の継鉄部に巻回された２次側巻線１６、該２次側鉄心１６の出力側に接続された整流回路１７ａと、該整流回路１７ａの出力側に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂ、前記２次側巻線１６と整流回路１７ａの間において、前記２次側巻線１６に並列に接続された共振用のコンデンサＣ１、および、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂの出力側に接続した負荷６、さらには、前記負荷６に並列接続された抵抗Ｒ１が具備されている。
【００２８】
また、前記抵抗Ｒ１とＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂのマイナス側出力端子間には、２次側ユニット４の出力電圧を検出する電圧検出回路１８が具備されており、前記負荷６および電圧検出回路１８とＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂのマイナス出力端子との間には、２次側ユニット４の出力電流を検出する電流検出回路１９が具備されている。
【００２９】
さらに、前記電圧検出回路１８と電流検出回路１９には、これらによって検出した電圧値・電流値を基に生成した所定の信号を外部へ無線送信する送信装置２０が具備されており、以上の構成要素から前記２次側ユニット４は概ね構成されている。なお、前記電圧検出回路１８および電流検出回路１９は、例えば、電流変成器２１，２２と、これに並列に接続される抵抗Ｒ２，Ｒ３によって構成されている。
【００３０】
次に、前記受信装置１２と送信装置２０の構成について説明する。まず、送信装置２０は、図３に示すように、前記電圧検出回路１８と電流検出回路１９から２次側ユニット４の電圧値および電流値を入力し、前記電圧値および電流値が予め設定された値を超えたとき、その旨を示すパルス信号を生成して出力する過電圧・過電流判定回路２３と、該過電圧・過電流判定回路２３の出力信号（パルス信号）を受けて、その信号（パルス信号）を高周波信号に変換した後、アンテナ１００から外部へ無線送信する送信回路２４によって構成されている。
【００３１】
一方、受信装置１２は、図４に示すように、前記送信装置２０から無線送信された高周波信号をアンテナ１０１を介して受信する受信回路２５と、該受信回路２５が高周波信号を受信したときに出力する信号を受けて、図２に示すスイッチ回路１３をオフさせる制御回路２６を備えて構成されている。
【００３２】
次に、図２に示す非接触給電装置Ａの動作について説明する。まず、商用電源２から交流電圧が給電コード３を介して１次側ユニット１に供給されると、前記交流電圧は給電回路９にて高周波の交番電流に変換されて１次側巻線１０に印加される。なお、このとき、スイッチ回路１３は、受信装置１２からの指令信号よりオン状態にあるものとする。
【００３３】
１次側巻線１０に交番電流が印加されると、前記１次側巻線１０を継鉄部に巻回した１次側鉄心１１に磁束が流れ、前記１次側鉄心１１に発生した磁束は、Ｃ字形の上下端面から介在物５を通って、前記１次側鉄心１１と対向配す置る２次側鉄心１５の上下端面に鎖交して、前記２次側巻線１５の継鉄部に巻回した２次側巻線１６に交流電圧を誘起させる。
【００３４】
このとき、２次側巻線１６は、共振用のコンデンサＣ１とともに共振回路を形成しており、１次側の周波数と２次側の共振周波数が等しくなるように、２次側巻線１６の巻数とコンデンサＣ１の容量が設定されているので、２次側巻線１６に誘起される交流電圧は、前記共振回路の共振作用の生起によって２次側のインピーダンスが下がり、充分大きな値とすることができる。
【００３５】
そして、２次側に誘起された交流電圧は、整流回路１７ａで整流されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂによって一定電圧とされた後、２次側ユニット４に接続した負荷６に供給される。このとき、負荷６に供給される電圧値は、電圧検出回路１８の電流変成器２１によって検出され、また、負荷６に供給される電流値は電流検出回路１９によって検出されて、送信装置２０に入力される。
【００３６】
前記送信装置２０に入力された電圧値・電流値は、図３に示す過電圧・過電流判定回路２３によって予め設定された電圧値および電流値と比較され、検出した電圧値および電流値が過電圧・過電流に当るかどうかを判定する。そして、前記電圧値・電流値が過電圧・過電流である場合には、その旨を示す信号（パルス信号）が送信回路２４に出力されて、該送信回路２４において高周波信号に変換された後、アンテナ１００から外部へ無線送信される。
【００３７】
このように送信装置２０から無線送信された高周波信号は、図４に示す受信装置１２に具備したアンテナ１０１を介して受信回路２５に受信され、この受信回路１２から送信装置２０が過電圧・過電流を示す高周波信号を送信した旨を示す信号が制御回路２６に対して出力される。
【００３８】
前記信号を入力した制御回路２６は、図２に示すスイッチ回路１３に“切”信号を送信し、１次側ユニット１の駆動を停止させる。この結果、１次側巻線１０には交番電流が印加されなくなるので、２次側巻線１６に電圧が誘起されることもなくなり、２次側ユニット４に接続した負荷６が過電圧や過電流によって動作不良を起こしたり、故障するといった問題を確実に解消することができる。
【００３９】
つまり、２次側ユニットに接続される負荷６の大きさや、１次側ユニット１と２次側ユニット４の間隔、また、１次側ユニット１に接続する商用電源２の電圧変動によって２次側ユニット４に過電圧または過電流が発生した場合であっても、図２に示す非接触給電装置Ａによれば、前記過電圧または過電流が発生したときは、即座に１次側ユニット１の駆動が停止されるので、２次側ユニット４に接続した負荷６が過電圧や過電流によって不具合を生じることを確実に防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施例を図５を用いて説明する。なお、図５に示す非接触給電装置Ｂにおいて、図２に示す非接触電源装置Ａと同一部品は同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
図５に示す非接触給電装置Ｂは、２次側ユニット４に備えた送信装置２０ａから無線送信された高周波信号を１次側ユニット１ａの受信装置１２ａにより受信し、当該受信装置１２ａによって１次側ユニット１ａのスイッチ回路１３ａを構成するトライアック（双方向サイリスタ）をオン／オフ制御するように構成されている。
【００４２】
前記送信装置２０ａは、図６に示すように、電圧検出回路１８と電流検出回路１９を介して電流・電圧入力回路２７で２次側ユニット４ａの電圧値および電流値を検出した後、当該検出した電圧値および電流値に対応するパルス列をパルス列生成回路２８にて生成する。
【００４３】
図７に前記パルス列生成回路２８にて生成されるパルス列の構成の一例を示す。図７に示すパルス列は、以下に示す４つの要素から構成されている。つまり、前記パルス列は、スタートビットとシリアルナンバー、データビット、および、エンドビットから構成されており、それぞれの役割は次に記す通りである。
【００４４】
まず、スタートビットとエンドビットは、当該パルス列からなるパルス信号が本発明の非接触電源装置Ｂに係る信号であることを示すためのものである。次にシリアルナンバーは、当該パルス列からなるパルス信号が何れの送信装置２０ａから送信されたものであるかを特定するために設けたもので、図７に示すように、３つのパルスから前記シリアルナンバーを構成した場合は、８機の送信機の識別が可能となる。
【００４５】
データビットは、電圧検出回路１８および電流検出回路１９で検出された２次側ユニット４の出力電圧値および出力電流値をあらわすものであり、左端にあるパルスを２進数の最小桁とし、より右側にあるパルスを上位桁として、前記左端のパルスがＨレベルであり、その他のパルスがＬレベルであるとき、前記電圧値または電流値が０．１［Ｖ］，［Ａ］であると予め設定しておけば、前記電圧検出回路１８および電流検出回路１９で検出した電圧値および電流値は、それぞれ、データビットを構成する９つのパルスによって０．１〜５１１［Ｖ］、０．１〜５１１［Ａ］の範囲内で、それぞれ０．１［Ｖ］，０．１［Ａ］毎の間隔であらわすことが可能となる。
【００４６】
なお、前記データビットの左端パルスが示す電圧値または電流値の最小値設定は、前述した０．１［Ｖ］，［Ａ］に限らず、送信装置２０ａと後述する受信装置１２ａとの間で、予め、前記左端パルスが示す値の認識を統一しておけば如何なる値に設定してもよい。
【００４７】
さらに、前記パルス列を構成するスタートビット，エンドビット，シリアルナンバー，データビットは、必ずしも図７に示すパルス数で構成する必要はなく、利用する送信装置の数や検出する電圧値および電流値に応じて任意に変更すればよい。
【００４８】
そして、前記パルス列生成回路２８で生成された前記パルス列は、前記送信装置２０ａの送信回路２４によって高周波変調した後、アンテナ１００を介して外部へ無線送信される。
【００４９】
一方、前記受信装置１２ａは、図８に示すように、前記送信装置２０ａの送信回路２４からアンテナ１００（図６参照）を介して無線送信された高周波信号をアンテナ１０１にて受信する受信回路２５と、該受信回路２５にて受信した高周波信号を、送信装置２０ａのパルス列生成回路２８で生成したパルス列に復調させる信号復調回路２９、および、前記信号復調回路２９にて復調された信号（パルス列）から２次側ユニット４の出力電圧値および出力電流値を把握して、前記電圧値および電流値に応じた周期で図５に示すスイッチ回路１３ａをオン／オフ制御する制御回路３０から構成されている。
【００５０】
次に、図５に示す非接触給電装置Ｂの動作について説明する。図５に示す非接触給電装置Ｂにおいて、受信装置１２ａから予め設定されたタイミング（以下、基準タイミングという）でゲートパルスの入力を受けて、スイッチング回路１３ａがオン／オフ動作すると、商用電源２から１次側ユニット１ａの給電回路９に所定の交流電圧が入力される。前記給電回路９に入力された交流電圧は、前記給電回路９によって高周波の交番電流に変換された後、１次側巻線１０に印加される。
【００５１】
これにより、前記１次側巻線１０を継鉄部に巻回した１次側鉄心１１には磁束が流れ、前記磁束は、１次側鉄心１１の一対の端面から介在物５を介して２次側鉄心１５に鎖交する。
【００５２】
２次側鉄心１５に磁束が鎖交すると、２次側鉄心１５の継鉄部に巻回された２次側巻線１６には、前記２次側鉄心１５とともに共振回路を形成するコンデンサＣ１による共振作用によって、最適化された交流電圧が誘起されて整流回路１７ａに入力される。
【００５３】
前記整流回路１７ａに入力された交流電圧は、該整流回路１７ａによって直流に変換されてＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂで一定の電圧に変換された後、前記負荷６が直流負荷であれば、これにより負荷６を良好に駆動する。
【００５４】
また、この際、２次側ユニット４ａの出力電圧は電圧検出回路１８によって検出され、また、出力電流は電流検出回路１９によって検出されて送信装置２０ａに入力される。つまり、前記電圧検出回路１８と電流検出回路１９にて検出された電圧値および電流値は、図６に示す送信装置２０ａの電圧・電流入力回路２７に入力される。
【００５５】
前記電圧・電流入力回路２７に入力された電圧値および電流値は、パルス列生成回路２８でその電圧値および電流値に応じたパルス列（パルス信号）を個別に生成する。ここで生成されるパルス列の一例を図９に示す。前記パルス列生成回路２８で生成されるパルス列が図９に示すものである場合、当該パルス列は、スタートビットが“Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｌ”であり、エンドビットが“Ｌ”であることにより、当該パルス列（パルス信号）が図５に示す非接触給電装置Ｂによるものであることを示す。
【００５６】
また、利用者が予め送信装置毎に具備した図示しない設定スイッチを操作することによって各送信装置が互いが重複しないように割り振った送信装置番号にしたがって、パルス列のシリアルナンバーが決定される。すなわち、図６に示す送信装置２０ａの番号が２番である場合、そのシリアルナンバーは図９に示すように“Ｌ，Ｈ，Ｌ”となる。
【００５７】
また、データビットは、前述したように、これを構成するパルスのレベルの組合せにより電圧または電流の値をあらわすことができ、図９に示すパルス列が電圧値を対象としたものである場合、図９に示すように、パルスレベルが“Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”であれば、前記電圧検出回路１８で検出された電圧値は１０［Ｖ］であることがわかる。なお、図９に示すパルス列が電流値を対象としていれば、前記電流検出回路１９にて検出した電流値が１０［Ａ］ということになる。
【００５８】
以上のようにしてパルス列生成回路２８にて図９に示す信号（パルス列）が生成されると、図６に示す送信回路２４は、このパルス列（パルス信号）を高周波変調した後、アンテナ１００から外部へ無線送信する。
【００５９】
前記アンテナ１００から無線送信された高周波信号は、図８に示す受信装置１２ａのアンテナ１０１を介して受信回路２５に入力される。前記受信回路２５に入力された高周波信号は、信号復調回路２９によって高周波信号から送信装置２０ａのパルス列生成回路２８によって生成したパルス列（パルス信号）に復調される。
【００６０】
その後、制御回路３０によって、復調したパルス列のスタートビットおよびエンドビットが確認され、スタートビットが“Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｌ”であり、エンドビットが“Ｌ”でない場合は、当該パルス列（パルス信号）が図５に示す非接触給電装置Ｂによる信号ではないと判断されて、この信号は破棄される。
【００６１】
一方、前記スタートビットおよびエンドビットがそれぞれ“Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｌ”と“Ｌ”である場合は、当該パルス列（パルス信号）が本発明の非接触給電装置Ｂによるものであると判断され、次に、シリアルナンバーの確認が行われる。
【００６２】
本実施例においては、前記シリアルナンバーのパルスレベルは、“Ｌ，Ｈ，Ｌ”であるので、当該パルス列（パルス信号）は送信装置番号が２番の送信装置２０ａから送信されたものであると確認される。つづいて、データビットを確認することによって、前記電圧値検出回路１８または電流値検出回路１９で検出した電圧値または電流値が如何なる値であるかが特定される。
【００６３】
これは、前述した通り、データビットのパルスレベルが“Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”であることから、検出した電圧値または電流値が１０［Ａ］であることが１次側ユニット４ａによって特定することがされる。これにより、制御回路３０は、２次側ユニット４ａの出力電圧や出力電流が過電圧・過電流状態にあるか、または、電圧・電流不足の状態にあるかを把握することができるため、上記のような問題がある場合は、この問題が解消される方向に図５に示すスイッチ回路１３ａのオンタイミングを適宜調節する。
【００６４】
具体的には、２次側ユニット４ａの出力電圧および出力電流が、過電圧または過電流状態である場合は、スイッチ回路１３ａを構成する双方向サイリスタ（トライアック）のゲートパルスの入力タイミングを前記基準タイミングより遅らせることで、１次側ユニット１ａから２次側ユニット４ａに供給される電力を減少させて、２次側ユニット４ａの過電圧・過電流状態を解消し、また、２次側ユニット４ａの出力電圧および出力電流に不足が生じている場合は、前記トライアックのゲートパルスの入力タイミングを前記基準タイミングより早めることで１次側ユニット１ａから２次側ユニット４ａへ供給される電力を増加させて、２次側ユニット４ａの出力電圧・出力電流の不足を解消するのである。
【００６５】
すなわち、図５に示す非接触給電装置Ｂは、２次側ユニット４ａの出力電圧および出力電流を常に監視し、過電圧や過電流もしくは電圧・電流不足が生じた場合は、この情報を即座に１次側ユニット１ａに送信して、１次側ユニット１ａによって前記過電圧・過電流または電圧・電流不足が解消されるようにスイッチ回路１３ａを制御するように構成されている。
【００６６】
この結果、２次側ユニット４ａの出力は、常時、適正な電圧値および電流値となり、２次側ユニット４ａに接続される負荷６を常に良好に動作させることが可能となる。
【００６７】
図１０は、図６に示す送信装置２０ａを構成するパルス列生成回路２８と送信回路２４との間に複数の送信装置から無線送信される信号が混信しないように回避する混信回避回路３１を具備して構成した送信装置２０ｂを示している。また、この送信装置２０ｂによる無線信号を受信する受信装置としては、図８に示す受信装置１２ａが利用される。
【００６８】
図１０に示す送信装置２０ｂにおいては、パルス列生成回路２８で生成されたパルス列（図８，９参照）の発信周期を前記混信回避回路３１によって各々の送信装置２０ｂ毎に相違させることにより、各送信装置から発信される前記パルス列を基にした高周波信号が混信して、各送信装置に対応する受信装置で、対応する送信装置から送信された高周波信号を識別できなくなるといった問題の発生を確実に防止することができる。
【００６９】
つまり、受信装置１２ａ（図８参照）においては、アンテナ１０１を介して送信装置２０ｂ（図１０参照）から無線送信された高周波信号を、他の送信装置から送信された高周波信号と混信させることなく正確に受信回路２５によって受信することができるのである。前記受信装置１２ａにおけるその後の動作は前述した非接触給電装置Ｂの場合と同様であるので説明は割愛する。
【００７０】
つづいて、本発明のさらに他の実施例について図１１を利用して説明する。図１１に示す非接触給電装置Ｃは、１次側ユニット１ｃに、図１２に示す構成の送信装置１２ｃを具備して構成されている。
【００７１】
前記送信装置１２ｃは、図１２に示すように、ボリュームスイッチ等からなる可変抵抗３２（図１１参照）に接続された電圧値入力回路３３と、該電圧値入力回路３３に入力された電圧値に応じて所定のパルス列を生成するパルス列生成回路３４と、該パルス列生成回路３４で生成されたパルス列を高周波変調した後、アンテナ１００を介して外部へ無線送信する送信回路３５から構成されている。
【００７２】
一方、図１１に示す受信ユニット４ｃは、コンデンサＣ２〜Ｃ４の一方の端子にコレクタを接続したトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のエミッタと前記コンデンサＣ２〜Ｃ４の他端を、前記共振用のコンデンサＣ１の両端子に接続させて並列接続し、また、前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベースは、それぞれ受信装置２０ｃに接続されている。
【００７３】
前記受信装置２０ｃは、図１３に示すように、送信装置１２ｃから無線送信された高周波信号をアンテナ１０１を介して入力する受信回路３６と、該受信回路３６で受信した高周波信号を、送信装置１２ｃのパルス列生成回路３４で生成したパルス列に復調させる信号復調回路３７、および、前記信号復調回路３７にて復調させたパルス列の内容にしたがって前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のオン／オフを制御する制御回路３８を備えて構成されている。
【００７４】
次に、前記非接触給電装置Ｃの動作について説明する。前記非接触給電装置Ｃにおいても、前述した非接触給電装置Ａ，Ｂ同様、商用電源２から給電回路９に入力された交流電圧は、当該給電回路９によって高周波の交番電流に変換されて１次側巻線１０に印加される。これによって、前記１次側巻線１０を巻回した１次側鉄心１１に磁束が流れ、この磁束は、介在物５を介して２次側鉄心１５に鎖交する。
【００７５】
２次側鉄心１５に磁束が流れると、前記２次側鉄心１５に巻回した２次側巻線１６に共振用のコンデンサＣ１により最適化された交流電圧が誘起され、整流回路１７ａに入力される。前記整流回路１７ａに入力された交流電圧は、当該整流回路１７ａによって整流され、つづいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７ｂで一定電圧に変換された後、前記２次側ユニット４Ｃに接続した負荷６に供給されて、当該負荷６を駆動する。
【００７６】
そして、前記非接触給電装置Ｃの使用にあたって、例えば、２次側ユニット４ｃに接続した負荷６の大きさや、１次側ユニット１ｃと２次側ユニット４ｃ間の間隔、または、１次側ユニット１ｃが接続される商用電源２の電圧変動などにより、２次側ユニット４ｃの出力電圧や出力電流に異常が生じた場合、当該非接触給電装置Ｃの利用者は、１次側ユニット１ｃに設置したボリュームスイッチ等からなる可変抵抗３２を操作する。
【００７７】
これにより、図１２に示す送信装置１２ｃの電圧値入力回路３３には定電圧電源から可変抵抗３２を介して所定の電圧値が入力される。そして、電圧値入力回路３３に入力された電圧は、パルス列生成回路３４にて当該電圧値に応じたパルス列が生成される。
【００７８】
具体的には、図７に示すパルス列と同構成のパルス列を生成するように設定すればよい。つまり、図１２に示すパルス列生成回路３４において生成されるパルス列は、当該パルス列からなるパルス信号が非接触給電装置Ｃによる信号であることを示すスタートビットおよびエンドビットと、前記パルス信号が送信装置１２ｃから無線送信されるものであることを示すシリアルナンバーと、ボリュームスイッチ等によって設定された電圧値を示すデータビットから構成すればよい。
【００７９】
前記パルス列生成回路３４にて生成されたパルス列は送信回路３５で高周波信号に変換された後、アンテナ１００から外部へ無線送信される。そして、図１３に示す受信装置２０ｃの受信回路３６にアンテナ１０１を介して受信されと、信号復調回路３７によって高周波信号から図１２のパルス列生成回路３４で生成したパルス列に復調される。
【００８０】
その後、制御回路３８で前記信号復調回路３７にて復調させたパルス列のスタートビットとエンドビットの確認が行われ、当該パルス列が本非接触給電装置Ｃによる信号であるか否かが判定され、前記パルス列が本非接触給電装置Ｃによる信号でないと判定された場合は、当該パルス列は破棄される。
【００８１】
また、前記判定の結果、当該パルス列が本非接触給電装置Ｃによるものであると判定された場合は、つづいて、前記パルス列のシリアルナンバーから当該パルス列が送信装置１２ｃから無線送信されたものであるか否か、つまり、受信装置２０ｃに対応する送信装置１２ｃから送信された信号であるか否かの判定が行われる。
【００８２】
そして、前記パルス列が送信装置１２ｃから送信されたものでないと判定された場合、前記制御回路３８はこの信号（パルス列）を破棄し、また、前記パルス列が送信装置１２ｃから送信されたものであると判定された場合は、次に、前記パルス列のデータビットから可変抵抗（ボリュームスイッチ等）３２の操作によって入力された電圧値の確認が行われる。
【００８３】
このとき、前記制御回路３８には、パルス列のデータビットによって示される電圧値に応じて、複数個備えたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のうち、いくつのトランジスタをオンさせるかが予め設定されており、この数の設定は、１次側ユニット１ｃと２次側ユニット４ｃ間に挟まれる介在物５が薄い程多数のトランジスタがオンするように、可変抵抗３２の可変方向と可変の程度、および、これによってオンするトランジスタの数が設定されている。
【００８４】
すなわち、本非接触給電装置Ｃの利用者は、１次側ユニット１ｃと２次側ユニット４ｃ間の介在物５が過度に薄く、２次側ユニット４ｃの出力電圧および出力電流がそれぞれ過電圧や過電流となる危険がある場合は、１次側ユニット１ｃに具備した可変抵抗３２を操作することにより、２次側ユニット４ｃのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３を任意数個（本実施例では１〜３個）オンさせることにより、１次側の周波数から２次側の周波数を逸脱させて、２次側ユニット４ｃの出力電圧および出力電流を低減するのである。
【００８５】
また、前記２次側周波数を１次側周波数から逸脱させる程度は、オンさせるトランジスタの数が多いほど大きくなり、利用者は、介在物５の厚みに応じて２次側ユニット４ｃの出力電圧および出力電流を可変抵抗３２の可変の度合いによって任意に調節することが可能となる。
【００８６】
その結果、前記非接触給電装置Ｃは、その仕様を変化させることなく、種々の状況に応じて可変抵抗３２を操作することにより、その出力を確実に一定となるように調節することができ、利用の範囲を拡大することができ、非常に便利である。
【００８７】
図１４は、図１２に示す送信装置２０ｃを構成するパルス列生成回路３４と送信回路３５の間に、パルス列生成回路３４にて生成したパルス列の発信周期を他の送信装置と相違させる混信回避回路３９を具備して構成した送信装置１２ｄを示している。
【００８８】
前記送信装置２０ｄによれば、当該送信装置２０ｄから送信される高周波変調したパルス信号は、他の送信装置から送信された高周波信号と混信することなく、図１３に示す受信装置１２ｃによって確実に識別・認識される。そのため、当該送信装置２０ｄにかかる非接触給電装置（図示せず）が近傍において複数同時に使用される状況においても、問題のある非接触給電装置を誤認することなく、確実に過電圧・過電流、および、電圧・電流不足を解消することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の非接触給電装置Ａ〜Ｃにおいては、２次側ユニット４，４ａ，４ｃの出力電圧および出力電流の制御が可能であるので、２次側ユニット４，４ａ，４ｃに接続される負荷６の大きさや、１次側ユニット１，１ａ，１ｃと２次側ユニット４，４ａ，４ｃ間の間隔、前記１次側ユニット１，１ａ，１ｃに接続する商用電源２の電圧変動などによっても、前記２次側ユニット４，４ａ，４ｃの出力電圧および出力電流が常に最適となるように制御することが可能となり、非常に有効である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触給電装置は、２次側ユニットの情報を１次側ユニットにフィードバックして１次側ユニットを制御することができるので、２次側ユニットの電圧および電流が好ましくない状況にある場合は、１次側ユニットによってこの問題を解消するか、もしくは、即座に１次側ユニットの動作を停止して、前記電圧・電流異常によって２次側ユニットに接続される負荷に不具合が生じたり、前記負荷が故障することを確実に防止することができ、便利である。
【００９１】
請求項２記載の非接触給電装置は、２次側ユニットの出力電圧または出力電流が過電圧・過電流となった場合、２次側ユニットの送信装置から１次側ユニットの受信装置に向けて、前記過電圧・過電流を示す旨の信号が無線送信されるので、前記出力電圧・出力電流が正常値である限りは、送信装置から受信装置へ無駄に信号が送信されることはなく、また、前記出力電圧・出力電流が過電圧・過電流となった場合は、１次側ユニットにその旨を示す信号が送信されるので、前記１次側ユニットはその駆動を即時停止して、前記２次側ユニットに接続される負荷を確実に保護することができ、利便である。
【００９２】
請求項３記載の非接触給電装置は、２次側ユニットの送信装置から１次側ユニットの受信装置に向けて、２次側ユニットの出力電圧および出力電流の値を所定のパルス列としてあらわし、これを高周波信号に変換して無線送信するように構成したので、この信号を受信した受信装置は、高周波信号からパルス列に復調させることにより、２次側ユニットの出力電圧および出力電流の値を常時監視することができ、２次側ユニットの出力電圧および出力電流が正常値となるように１次側ユニットを常に制御することが可能となり、便利である。
【００９３】
請求項４記載の非接触給電装置は、２次側の周波数を１次側の周波数から逸脱させる手段を１次側ユニットに具備して構成したので、２次側ユニットの出力電圧または出力電流が過大となる恐れがある場合は、１次側ユニットを手動で操作して、確実に２次側ユニットの出力を任意に調節することができ、非常に有効である。
【００９４】
請求項５記載の非接触給電装置は、１次側ユニットに備えたスイッチ手段を操作して、２次側ユニットに備えたスイッチング素子のオン／オフ制御をすることにより、簡単・確実に２次側の周波数を共振周波数から逸脱させることができる。また、その逸脱させる程度はスイッチ手段の操作の度合いによって任意に調節することができるので、２次側ユニットの出力電圧および出力電流の微妙な調節も可能となり、利便である。
【００９５】
請求項６記載の非接触給電装置は、スイッチ手段を可変抵抗を利用して構成することにより、その構成を簡易に、かつ安価に実現することができる。
【００９６】
請求項７記載の非接触給電装置は、送信装置から送信される無線信号が複数の送信装置から発せられる信号同士で混信することのないように、その発信周期を互いに相違させて発信するように構成したので、受信装置は確実に送信された信号が示す内容を認識することができ、正確かつ良好に１次側ユニットまたは２次側ユニットの制御が可能となり、有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触給電装置の使用状態を示す側面図である。
【図２】第１実施例にかかる非接触給電装置の構成図である。
【図３】第１実施例にかかる非接触給電装置の送信装置の構成図である。
【図４】第１実施例にかかる非接触給電装置の受信装置の構成図である
【図５】第２実施例にかかる非接触給電装置の構成図である。
【図６】第２実施例にかかる非接触給電装置の送信装置の構成図である。
【図７】前記送信装置にて生成されるパルス列の構成を示す波形図である。
【図８】第２実施例にかかる非接触給電装置の受信装置の構成図である。
【図９】送信されるパルス列の一例である。
【図１０】第３実施例ににかかる非接触給電装置の送信装置の構成図である。
【図１１】第４実施例にかかる非接触給電装置の構成図である。
【図１２】第４実施例にかかる非接触給電装置の送信装置の構成図である。
【図１３】第４実施例にかかる非接触給電装置の受信装置の構成図である。
【図１４】第５実施例にかかる非接触給電装置の送信装置の構成図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｃ１次側ユニット
４，４ａ，４ｃ２次側ユニット
６負荷
１２，１２ａ，１２ｃ受信装置
１３，１３ａスイッチ回路
１８電圧検出回路
１９電流検出回路
２０，２０ａ，２０ｃ，２０ｄ送信装置
２１，２２電流変成器
２３過電圧・過電流判定回路
２４，３５送信回路
２５，３６受信回路
２６，３０，３８制御回路
２７電圧入力回路
２８，３４パルス列生成回路
２９，３７信号復調回路
３１，３９混信回避回路
３２可変抵抗
３３電圧値入力回路

Claims

結合トランスの１次側と２次側を個別に収容して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニットと２次側ユニットを具備し、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する電源装置において、前記２次側ユニットは、前記結合トランスの２次側における電圧および電流に関する信号を外部へ無線送信する送信手段を備え、前記１次側ユニットは、無線送信された前記信号を受信して、この信号を基に１次側ユニットの駆動を制御する受信手段を具備して構成したことを特徴とする非接触給電装置。
前記送信手段は、電圧または電流の検出手段と、該検出手段で検出した電圧・電流値が予め設定した値以上である場合に限り、その旨を示すパルス信号を生成する手段と、この生成したパルス信号を高周波信号に変換して外部へ無線送信する手段を具備し、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、当該高周波信号を受信した場合のみ１次側ユニットの駆動を停止する手段を具備して構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
前記送信手段は、電圧または電流の検出手段と、該検出信号で検出した電圧・電流値に応じたパルス列からなるパルス信号を生成する手段と、該パルス信号を高周波信号に変換した後、外部へ無線送信する手段を備え、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、受信した高周波信号を送信手段にて生成されたパルス信号に復調させる手段、および、前記復調させたパルス信号に応じて１次側ユニットの駆動／停止を制御する手段を具備して構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
結合トランスの１次側と２次側を個別に収容して、相互に分離可能に構成してなる１次側ユニットと２次側ユニットを具備し、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する電源装置において、前記１次側ユニットは、前記結合トランスの２次側の周波数を共振周波数から逸脱させるための信号を外部へ無線送信する送信手段を具備し、前記２次側ユニットは、無線送信された前記信号を受信し、該信号に応じて前記結合トランスの２次側周波数を調節する受信手段を具備して構成したことを特徴とする非接触給電装置。
前記送信手段は、前記結合トランスの２次側周波数を調節可能なスイッチ手段と、該スイッチ手段にて設定された内容をパルス列としたパルス信号を生成する手段と、生成した前記パルス信号を高周波信号に変換した後、外部へ無線送信する手段を具備し、前記受信手段は、前記送信手段から送信された高周波信号を受信する手段と、受信した高周波信号を送信手段にて生成されたパルス信号に復調させる手段と、復調させたパルス信号の内容に応じてスイッチング素子のオン／オフを制御することにより、前記結合トランスの２次側の周波数を調節する手段を具備して構成したことを特徴とする請求項４記載の非接触給電装置。
前記スイッチ手段は、前記結合トランスの２次側周波数の共振周波数からの逸脱の程度を任意に設定する可変抵抗によって構成したことを特徴とする請求項５記載の非接触給電装置。
前記送信手段は、当該送信手段によって生成するパルス信号が他の送信手段が生成するパルス信号と混信することを回避し、また、前記パルス信号が何れの送信手段にて生成されたものかを特定可能に変換する手段を備え、前記受信手段は、受信した高周波信号が個々に対応する送信手段から送信されたものである場合のみこれを保持し、個々に対応する送信手段以外から送信された信号である場合はこれを破棄する手段を具備して構成したことを特徴とする請求項２，３，５，６記載の非接触給電装置。