JP2008237006A - 送電制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無接点電力伝送システムの送電装置に設けられる送電制御装置は、1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、振幅情報のA/D変換を行うA/D変換回路と、制御回路を含む。A/D変換回路は、振幅検出回路での検出電圧が仮規定電圧SIGH0を超えたタイミングt1から所与の期間TPが経過した変換タイミングt2で、検出電圧のA/D変換を行って、基準しきい値電圧SIGHVのデジタルデータを求める。制御回路は、基準しきい値電圧SIGHVのデジタルデータを用いて、受電装置が負荷変調により送信したデータの検出、異物検出、及び着脱検出の少なくとも1つを行う。
【選択図】図6
Description
図1(A)に本実施形態の無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す。電子機器の1つである充電器500(クレードル)は送電装置10を有する。また電子機器の1つである携帯電話機510は受電装置40を有する。また携帯電話機510は、LCDなどの表示部512、ボタン等で構成される操作部514、マイク516(音入力部)、スピーカ518(音出力部)、アンテナ520を有する。
図2に本実施形態の送電装置10、送電制御装置20、受電装置40、受電制御装置50の構成例を示す。図1(A)の充電器500などの送電側の電子機器は、少なくとも図2の送電装置10を含む。また携帯電話機510などの受電側の電子機器は、少なくとも受電装置40と負荷90(本負荷)を含む。そして図2の構成により、1次コイルL1と2次コイルL2を電磁的に結合させて送電装置10から受電装置40に対して電力を伝送し、受電装置40の電圧出力ノードNB7から負荷90に対して電力(電圧VOUT)を供給する無接点電力伝送(非接触電力伝送)システムが実現される。
図5に本実施形態の送電制御装置20の具体的な構成例を示す。図5において振幅検出回路28は、誘起電圧信号PHINの振幅情報を検出する。この場合、1次コイルL1のインダクタンスや、共振回路を構成するコンデンサの容量値がばらついたり、電源電圧などが変動すると、振幅検出回路28の検出電圧(ピーク電圧、振幅電圧、実効電圧)も変動する。従って、データ検出、異物検出、着脱検出の判定のための基準しきい値電圧(判定電圧)が固定値であると、正確な検出を実現できないおそれがある。
図8に振幅検出回路28、A/D変換回路29の詳細な構成例を示す。図8において振幅検出回路28は、オペアンプOPA1、OPA2と、保持コンデンサCA1と、リセット用のN型のトランジスタTA1を含む。オペアンプOPA1は、その非反転入力端子に信号PHINが入力され、その反転入力端子にオペアンプOPA2の出力ノードNA5が接続される。保持コンデンサCA1、リセット用トランジスタTA1は、オペアンプOPA1の出力ノードであるピーク電圧の保持ノードNA4と、GND(低電位側電源)との間に設けられる。オペアンプOPA2は、その非反転入力端子に保持ノードNA4が接続され、その反転入力端子にOPA2の出力ノードNA5が接続され、ボルテージフォロワ接続のオペアンプを構成している。なおオペアンプOPA2の後段に、ボルテージフォロワ接続のオペアンプを更に設けてもよい。
図11に本実施形態の第1の変形例を示す。図8と異なる点は、電圧検出回路14の構成と、スイッチ回路SW1、SW2が追加された点である。
図13に本実施形態の第2の変形例を示す。この第2の変形例では、誘起電圧信号の振幅検出に加えて、パルス幅検出も行っている。図13が図8と異なる点は、波形整形回路32、パルス幅検出回路33、ラッチ回路34などが追加された点である。なお図11の第1の変形例と図13の第2の変形例を組み合わせた変形実施も可能である。また第2の変形例の構成は図13に限定されず、例えばA/D変換回路29や波形整形回路32などの構成要素を省略してもよく、例えばA/D変換回路29の代わりに、ピーク電圧としきい値電圧を比較する複数のコンパレータを設けてもよい
波形整形回路32は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHIN(コイル端電圧)を波形整形し、波形整形信号WFQを出力する。具体的には例えば信号PHINが所与のしきい値電圧を超えた場合にアクティブ(例えばHレベル)になる方形波(矩形波)の波形整形信号WFQを出力する。
10 送電装置、12 送電部、14 電圧検出回路、16 表示部、
20 送電制御装置、22 制御回路(送電側)、24 発振回路、
25 駆動クロック生成回路、26 ドライバ制御回路、28 振幅検出回路、
29 A/D変換回路、30 ラッチ回路、32 波形整形回路、
33 パルス幅検出回路、34 ラッチ回路、40 受電装置、42 受電部、
43 整流回路、46 負荷変調部、48 給電制御部、50 受電制御装置、
52 制御回路(受電側)、54 出力保証回路、56 位置検出回路、
58 発振回路、60 周波数検出回路、62 満充電検出回路、90 負荷、
92 充電制御装置、94 バッテリ、100 しきい値テーブル、102 カウンタ、
110 サンプルホールド回路、112 逐次比較レジスタ、114 D/A変換回路、
120 イネーブル信号生成回路、122 カウンタ、124 カウント値保持回路、
126 出力回路、130 比較回路
Claims (19)
- 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
検出された前記振幅情報のA/D変換を行うA/D変換回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記A/D変換回路は、
前記振幅検出回路での検出電圧が仮規定電圧を超えたタイミングから所与の期間が経過した変換タイミングで、検出電圧のA/D変換を行って、基準しきい値電圧のデジタルデータを求め、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧のデジタルデータを用いて、前記受電装置が負荷変調により送信したデータの検出、異物検出、及び着脱検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1において、
前記制御回路は、
検出電圧が仮規定電圧を超えたタイミングから、カウンタを用いてカウント処理を開始し、前記カウンタのカウント値に基づき設定された前記変換タイミングで前記A/D変換を行うように、前記A/D変換回路を制御することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1又は2において、
前記仮規定電圧は、前記受電装置が有する負荷変調部の負荷が無負荷である場合の検出電圧と前記負荷変調部の負荷が有負荷である場合の検出電圧との間の電圧であることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧に対してデータ検出用、異物検出用又は着脱検出用のパラメータ電圧を減算又は加算することで得られたデータ検出用、異物検出用又は着脱検出用のしきい値電圧に基づいて、データ検出、異物検出、及び着脱検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記振幅検出回路は、
前記1次コイルの誘起電圧信号のピーク電圧を保持ノードに保持することで、前記振幅情報であるピーク電圧を検出し、
前記制御回路は、
ピーク電圧が前記仮規定電圧を超えたタイミングから第1の期間が経過したリセットタイミングで、前記保持ノードの電荷を低電位側電源に放電するリセット制御を行い、
前記A/D変換回路は、
前記リセットタイミングから第2の期間が経過した変換タイミングで、ピーク電圧のA/D変換を行って、前記基準しきい値電圧のデジタルデータを求めることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記送電装置は、
前記1次コイルの一端のノードと低電位側電源との間に設けられた電圧分割回路を有し、前記1次コイルの誘起電圧信号を前記電圧分割回路の電圧分割ノードに出力する電圧検出回路を含み、
前記制御回路は、
データ検出の場合と、異物検出、着脱検出の場合とで、異なる電圧分割ノードからの誘起電圧信号が前記振幅検出回路に入力されるように、スイッチング制御を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項6において、
前記制御回路は、
第1の電圧分割ノードからの誘起電圧信号を前記振幅検出回路に入力するスイッチング制御を行うことで過負荷が検出された場合には、前記第1の電圧分割ノードとは異なる第2の電圧分割ノードからの誘起電圧信号を前記振幅検出回路に入力するスイッチング制御を行って、異物検出、着脱検出を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
前記1次コイルの誘起電圧信号のパルス幅情報を検出するパルス幅検出回路を含み、
前記制御回路は、
前記パルス幅検出回路で検出された前記パルス幅情報に基づいて、データ検出を行い、
前記基準しきい値電圧のデジタルデータを用いて、着脱検出を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
前記1次コイルの誘起電圧信号のパルス幅情報を検出するパルス幅検出回路と、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記制御回路は、
前記パルス幅検出回路で検出された前記パルス幅情報に基づいて、前記受電装置が負荷変調により送信したデータの検出を行い、
前記振幅検出回路で検出された前記振幅情報に基づいて、着脱検出を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項8又は9において、
前記1次コイルの駆動周波数を規定する駆動クロックを生成する駆動クロック生成回路と、
前記駆動クロックに基づいてドライバ制御信号を生成し、前記1次コイルを駆動する送電ドライバに対して出力するドライバ制御回路と、
前記1次コイルの誘起電圧信号を波形整形し、波形整形信号を出力する波形整形回路を含み、
前記パルス幅検出回路は、
前記波形整形信号と前記駆動クロックを受け、前記波形整形信号のパルス幅情報を検出することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項10において、
前記パルス幅検出回路は、
前記駆動クロックが非アクティブの電圧レベルからアクティブの電圧レベルに変化する第1のポイントから、前記波形整形信号がアクティブの電圧レベルから非アクティブの電圧レベルに変化する第2のポイントまでの期間であるパルス幅期間を計測することで、パルス幅情報を検出することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至11のいずれかに記載の送電制御装置と、
交流電圧を生成して前記1次コイルに供給する送電部とを含むことを特徴とする送電装置。 - 請求項12に記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 送電装置と受電装置を含み、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記2次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、
前記受電装置から前記送電装置にデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷を可変に変化させる負荷変調部を含み、
前記送電装置は、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
検出された前記振幅情報のA/D変換を行うA/D変換回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記A/D変換回路は、
前記振幅検出回路での検出電圧が仮規定電圧を超えたタイミングから所与の期間が経過した変換タイミングで、検出電圧のA/D変換を行って、基準しきい値電圧のデジタルデータを求め、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧のデジタルデータを用いて、前記受電装置が負荷変調により送信したデータの検出、異物検出、及び着脱検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする無接点電力伝送システム。 - 送電装置と受電装置を含み、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記受電装置は、
前記2次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、
前記受電装置から前記送電装置にデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷を可変に変化させる負荷変調部を含み、
前記送電装置は、
前記1次コイルの誘起電圧信号のパルス幅情報を検出するパルス幅検出回路と、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記制御回路は、
前記パルス幅検出回路で検出された前記パルス幅情報に基づいて、前記受電装置が負荷変調により送信したデータの検出を行い、
前記振幅検出回路で検出された前記振幅情報に基づいて、着脱検出を行うことを特徴とする無接点電力伝送システム。 - 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
前記振幅情報のA/D変換を行うA/D変換回路と、
前記送電装置を制御する制御回路と、
を含み、
前記A/D変換回路は、
前記振幅検出回路での検出電圧が所与の電圧を超えたタイミングの後に、前記検出電圧のA/D変換を行って、前記受電装置が送信したデータの検出、異物検出、又は前記送電装置と前記受電装置の着脱の検出を行うための基準しきい値電圧を求め、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧に基づいて、前記受電装置が送信したデータの検出、前記異物検出、及び前記送電装置と前記受電装置の着脱の検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項16に記載の送電制御装置と、
交流電圧を生成して前記1次コイルに供給する送電部とを含むことを特徴とする送電装置。 - 請求項17に記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 送電装置と受電装置を含み、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムであって、
前記送電装置は、請求項17に記載の送電装置であることを特徴とする無接点電力伝送システム。
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