JP2009131039A - 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次コイルを駆動する送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、受電側の負荷状態を検出する負荷状態検出回路と、送電制御装置を制御する制御回路を含む。制御回路は、通常送電開始後の受電側の負荷状態を判断するためのリファレンス値を、受電装置からID認証情報を受信した後の期間であって、通常送電開始前の期間であるリファレンス値取得期間において取得する。
【選択図】図4
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、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、受電装置40と負荷90(本負荷)を含むことができる。そして図2の構成により、例えば平面コイルである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。
次に、送電側と受電側の動作の一例について図4、図5のフローチャートを用いて説明する。送電側は、電源投入されてパワーオンすると(ステップS1)、位置検出用(着地検出用)の一時的な電力伝送を行う(ステップS2)。即ち、図1(A)の携帯電話機510が充電器500に対して適正な位置に置かれたか否かを、受電側が検出するための電力伝送を行う。この位置検出用の電力伝送における駆動周波数(駆動クロック生成回路からの駆動クロックの周波数)は例えばf1に設定される。
図6に本実施形態の送電制御装置20の構成例を示す。なお本実施形態の送電制御装置20は図6の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えば波形モニタ回路)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
図8に本実施形態の第1の変形例を示す。図8において、例えば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、電源電圧が変動したり、1次コイルL1、2次コイルL2の距離や位置関係が変動すると、誘起電圧信号PHIN1のピーク電圧(振幅)も変動する。従って、信号PHIN1のピーク電圧を検出する手法だけでは、負荷変動の正確な検出を実現できないおそれがある。そこで図8では、誘起電圧信号PHIN1のパルス幅情報の検出を行うことで、異物挿入等に伴う負荷変動を検出している。
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、負荷状態検出回路30が、図8、図11で説明した第1の負荷状態検出回路31の他に、1次コイルL1の第2の誘起電圧信号PHIN2の波形変化を検出する第2の負荷状態検出回路34を含む。ここで、第1の負荷状態検出回路31は、図9(A)〜図9(C)等で説明した第1方式のパルス幅検出を行う。一方、第2の負荷状態検出回路34は、後述の図14(A)〜図14(C)で説明する第2方式のパルス幅検出を行う。
本実施形態では図5のステップS25に示すように定期負荷変動検出をイネーブルにして、通常送電期間において定期認証を行っている。この定期認証は、通常送電期間の各定期認証期間において、受電側の負荷を間欠的に変動させ、その間欠的な負荷変動を送電側において検出することで、いわゆる異物による乗っ取り状態を検出するものである。
図17に本実施形態の無接点電力伝送の詳細なシーケンス図を示す。送電側が位置検出用の仮送電を行うと、受電側は、図17のE1に示すようにID認証フレームを送信する。するとE2に示すように送電側はID認証を行う。この時、E3に示すように駆動周波数は通常送電用周波数f1に設定されている。また送電側は、E4に示すようにしきい値SIGHを用いて、ID認証フレームのデータの「0」、「1」を判断する。具体的には、第1の方式のパルス幅検出を行う第1の負荷状態検出回路31からのパルス幅情報である出力データPWQ1(カウント値)と、しきい値SIGHとを比較することで、データの「0」、「1」を判断する。
次にリファレンス値に基づく判定用のしきい値の設定手法について説明する。図19(A)は、リファレンス値REFに基づきしきい値LEVL、LEVHを設定するために使用するテーブルの例である。
以上では、負荷状態検出回路30による負荷変動検出をパルス幅検出により実現する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されず、電流検出や振幅検出などによって実現してもよい。
10 送電装置、12 送電部、14 波形モニタ回路、16 表示部、
17 整流回路、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、
30 負荷状態検出回路、
31 第1の負荷状態検出回路、32 波形整形回路、33 パルス幅検出回路、
34 第2の負荷状態検出回路、35 波形整形回路、36 パルス幅検出回路、
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)、
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、
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 (16)
- 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次コイルを駆動する送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、
受電側の負荷状態を検出する負荷状態検出回路と、
前記送電制御装置を制御する制御回路とを含み、
前記制御回路は、
前記受電装置からID認証情報を受信した後の期間であって、通常送電開始前の期間であるリファレンス値取得期間において、通常送電開始後の受電側の負荷状態を判断するためのリファレンス値を取得する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、
前記受電装置が前記負荷に対して給電を行っていない期間において前記リファレンス値を取得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、
前記制御回路は、
前記リファレンス値取得期間の後、前記通常送電の開始前に、前記受電装置からの前記ID認証情報に対応する許諾情報を前記受電装置に送信す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、
前記リファレンス値取得期間において、前記送電ドライバの駆動周波数を通常送電用周波数に設定する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、
前記制御回路は、
前記リファレンス値に基づいて異物検出用のしきい値を求め、前記異物検出用のしきい値に基づいて、前記通常送電開始後の異物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5のいずれかにおいて、
前記制御回路は、
前記リファレンス値に基づいてデータ検出用のしきい値を求め、前記データ検出用のしきい値に基づいて、前記通常送電開始後に前記受電装置から送信される送信データの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6のいずれかにおいて、
前記受電装置は、
受電側の負荷を可変に変化させる負荷変調部を含み、
前記制御回路は、
前記リファレンス値取得期間において、前記負荷変調部により受電側の負荷が第1の負荷状態に設定された時に第1のリファレンス値を取得し、前記負荷変調部により受電側の負荷が第2の負荷状態に設定された時に第2のリファレンス値を取得し、
前記制御回路は、
前記第1、第2のリファレンス値に基づき設定されたしきい値を用いて、通常送電開始後における受電側の負荷状態の判定処理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、
前記負荷状態検出回路は、
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を含み、
前記制御回路は、
前記リファレンス値取得期間において、前記パルス幅情報についてのリファレンス値を取得することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項8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して出力する駆動クロック生成回路を含み、
前記負荷状態検出回路は、
前記1次コイルの第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングを第1のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第1のエッジタイミングと前記第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間を計測して、第1のパルス幅情報を検出する第1のパルス幅検出回路を含むことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項9において、
前記負荷状態検出回路は、
前記第1の誘起電圧信号を波形整形して、第1の波形整形信号を出力する第1の波形整形回路を含み、
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1の波形整形信号と前記駆動クロックに基づいて、前記第1のパルス幅期間を計測することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項10において、
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1のパルス幅期間においてカウント値のインクリメント又はデクリメントを行い、得られたカウント値に基づいて前記第1のパルス幅期間の長さを計測する第1のカウンタを含むことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項11において、
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1の波形整形信号と前記駆動クロックを受け、前記第1のパルス幅期間においてアクティブになる第1のイネーブル信号を生成する第1のイネーブル信号生成回路を含み、
前記第1のカウンタは、
前記第1のイネーブル信号がアクティブである場合に、カウント値のインクリメント又はデクリメントを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項9乃至12のいずれかにおいて、
前記負荷状態検出回路は、
前記1次コイルの第2の誘起電圧信号が高電位電源側から変化して第2のしきい値電圧を下回るタイミングを第2のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第2のエッジタイミングと前記第2のタイミングとの間の期間である第2のパルス幅期間を計測して、第2のパルス幅情報を検出する第2のパルス幅検出回路を含み、
前記制御回路は、
前記リファレンス値取得期間において、前記第1、第2のパルス幅情報の少なくとも一方についてのリファレンス値を取得することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至13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14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とを含み、
前記送電装置は、
前記1次コイルを駆動する送電ドライバを制御するドライバ制御回路と、
受電側の負荷状態を検出する負荷状態検出回路と、
前記送電制御装置を制御する制御回路とを含み、
前記制御回路は、
前記受電装置からID認証情報を受信した後の期間であって、通常送電開始前の期間であるリファレンス値取得期間において、通常送電開始後の受電側の負荷状態を判断するためのリファレンス値を取得することを特徴とする無接点電力伝送システム。
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