JP2012065477A - Wireless electric power transmission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless electric power transmission device capable of information detection of a coil by a simple method.SOLUTION: A wireless electric power transmission device of at least one embodiment comprises: a high frequency power source 1 of which an output frequency is variable; a power transmission device 20 which is connected with the high frequency power source 1, and which comprises a power transmission side resonance circuit 3a which transmits an electrical power wirelessly and a power transmitting coil 4; a frequency control part 2 which is connected with the high frequency power source 1, and changes an operation frequency of the power transmission device 20; a power receiving device 21 comprising a power receiving side resonance circuit 3b which receives the electrical power transmitted from the power transmission device 20 and a power receiving coil 5; and an impedance detection part which detects an impedance of at least two or more points in the high frequency power source 1 and the power transmission device 20 or the power receiving device 21.

Description

本発明の実施形態は、無線電力伝送装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a wireless power transmission apparatus.

送電コイルと受電コイルを使用し無線により非接触で電力を伝送する技術は、電極の露出がなく摩耗による性能劣化がないこと、水分の多い環境でも安全に伝送できることなど多くの利便性を有する。このため近年ではＩＣカード、携帯電話、電動歯ブラシ、シェーバーなど多くの機器に採用されている。 A technique for wirelessly transmitting power using a power transmitting coil and a power receiving coil has many conveniences such as no electrode exposure and no performance degradation due to wear, and safe transmission even in a humid environment. For this reason, in recent years, it has been adopted in many devices such as IC cards, mobile phones, electric toothbrushes, and shavers.

しかしながら、送電コイルと受電コイルとの位置関係により伝送特性が大きく変動することから、現状ではクレードル等を用いて両コイル間の位置関係を固定し、かつ両コイル間の距離は０から数ｃｍ程度のごく近距離での伝送に限定されている。 However, since the transmission characteristics vary greatly depending on the positional relationship between the power transmission coil and the power receiving coil, the positional relationship between the two coils is currently fixed using a cradle or the like, and the distance between the coils is about 0 to several centimeters. It is limited to transmission over very short distances.

例えば、プリント基板にトランスを実装し、コンデンサと共振回路を形成している。共振周波数の交流電力でトランスを駆動することによって、電力伝送の効率を上げている。このように、コイルに加えて、コンデンサなどを共振させ、効率を向上させる手法は以前から行われている。   For example, a transformer is mounted on a printed board, and a capacitor and a resonance circuit are formed. The efficiency of power transmission is increased by driving the transformer with alternating current power at the resonance frequency. As described above, a method for improving the efficiency by resonating a capacitor or the like in addition to the coil has been used for some time.

特開２００４−２７４２６２号公報JP 2004-274262 A

しかしながら、従来の発明ではプリント基板での実装であり、コイル間に異物や人体が入ったことを検出することは考慮されていない。例えば、コイル間に異物が入ると、その周波数特性が変化するが、実際に周波数特性を測定するためには、周波数を連続的に変化させなければならない。しかし、長時間、出力周波数を上げると損失が大きくなるために、冷却装置などが大型になってしまい、装置サイズが増大する。さらに、周波数特性を取得するのに時間がかかれば、それだけ、異常を検知するのが遅くなってしまう。 However, in the conventional invention, mounting is performed on a printed circuit board, and it is not considered to detect that a foreign object or a human body has entered between coils. For example, when a foreign substance enters between the coils, the frequency characteristic changes. However, in order to actually measure the frequency characteristic, the frequency must be continuously changed. However, if the output frequency is increased for a long time, the loss increases, so that the cooling device or the like becomes large and the device size increases. Furthermore, if it takes time to acquire the frequency characteristic, the detection of the abnormality is delayed accordingly.

本発明が解決しようとする課題は、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of detecting information about a coil by a simple method.

実施形態の無線電力伝送装置は、出力周波数が可変である高周波電源と、高周波電源と接続され、無線で電力を送電する送電側共振回路と送電用コイルで成る送電装置と、高周波電源と接続され、送電装置の運転周波数を変化させる周波数制御部と、送電装置から送電された電力を受電する受電側共振回路と受電用コイルで成る受電装置と、高周波電源と送電装置または受電装置において、少なくとも二点以上のインピーダンスを検出するインピーダンス検出部を有している。 The wireless power transmission device according to the embodiment is connected to a high-frequency power source having a variable output frequency, a power transmission device connected to the high-frequency power source and configured to transmit power wirelessly and a power transmission coil, and a high-frequency power source. A frequency control unit that changes an operating frequency of the power transmission device, a power reception device including a power receiving resonance circuit and a power reception coil that receives power transmitted from the power transmission device, and a high-frequency power source and a power transmission device or power reception device. It has an impedance detector for detecting the impedance above the point.

第１の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 1st Embodiment. 第２の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 3rd Embodiment. 第４の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 4th Embodiment. 第５の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 5th Embodiment. 第６の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 6th Embodiment. 第７の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 7th Embodiment. 第８の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 8th Embodiment. 第９の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 9th Embodiment. 第１０の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 10th Embodiment. 第１１の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the wireless power transmission apparatus of 11th Embodiment.

以下、実施形態の伝送措置を図面を参照して説明する。 Hereinafter, the transmission measure of the embodiment will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。 (First embodiment)
The first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of the wireless power transmission device according to the first embodiment.

（構成）
まず、第１の実施の形態の構成を説明する。図１は、高周波電源１、周波数制御部２、
共振回路３（送電側共振回路３ａ、受電側共振回路３ｂ）、送電用コイル４、受電用コイル５、インピーダンス検出装置６、負荷７、送電装置２０、受電装置２１で構成される。 (Constitution)
First, the configuration of the first embodiment will be described. FIG. 1 shows a high frequency power source 1, a frequency control unit 2,
A resonance circuit 3 (a power transmission side resonance circuit 3a and a power reception side resonance circuit 3b), a power transmission coil 4, a power reception coil 5, an impedance detection device 6, a load 7, a power transmission device 20, and a power reception device 21 are configured.

高周波電源１は、周波数制御部２、インピーダンス検出装置６、受電側共振回路３ｂと接続される。周波数制御部２は、高周波電源１、インピーダンス検出装置６と接続される。送電側共振回路３ａは、高周波電源１、送電用コイル４と接続される。受電側共振回路３ｂは、受電用コイル５、負荷７と接続される。送電用コイル４は、送電側共振回路３ａと接続される。受電用コイル５は受電側共振回路３ｂと接続される。インピーダンス検出装置６は、高周波電源１、周波数制御部２、高周波電源１と送電側共振回路３ａ間と接続される。送電装置２０は、送電側共振回路３ａと送電コイル４で構成される。受電装置２１は、受電側共振回路３ｂと受電コイル５で構成される。   The high frequency power source 1 is connected to the frequency control unit 2, the impedance detection device 6, and the power receiving side resonance circuit 3b. The frequency control unit 2 is connected to the high frequency power source 1 and the impedance detection device 6. The power transmission side resonance circuit 3 a is connected to the high frequency power source 1 and the power transmission coil 4. The power receiving side resonance circuit 3 b is connected to the power receiving coil 5 and the load 7. The power transmission coil 4 is connected to the power transmission side resonance circuit 3a. The power receiving coil 5 is connected to the power receiving side resonance circuit 3b. The impedance detection device 6 is connected between the high frequency power source 1, the frequency control unit 2, and the high frequency power source 1 and the power transmission side resonance circuit 3a. The power transmission device 20 includes a power transmission side resonance circuit 3 a and a power transmission coil 4. The power receiving device 21 includes a power receiving side resonance circuit 3 b and a power receiving coil 5.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。周波数制御部２は高周波電源１の出力周波数を決定する。無線で電力を伝送する送電装置２０には、高周波電源１から出力される周波数制御部２によって決定された高周波交流電力が印加される。送電装置２０に印加された高周波交流電力は、受電装置２１に印加される。印加された高周波交流電力を負荷７に供給することで、負荷７は駆動する。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. The frequency control unit 2 determines the output frequency of the high frequency power source 1. High-frequency AC power determined by the frequency control unit 2 output from the high-frequency power source 1 is applied to the power transmission device 20 that transmits power wirelessly. The high-frequency AC power applied to the power transmission device 20 is applied to the power reception device 21. The load 7 is driven by supplying the applied high-frequency AC power to the load 7.

高周波電源１から送電装置２０へ高周波交流電源を出力する際に、インピーダンス検出装置６で、高周波電源１から出力されるインピーダンスを検出する。インピーダンスはコイルのインダクタンス、キャパシタンス、抵抗値などで決まる。また、コイルの周波数特性を表わすＱ値も、インダクタンス、キャパシタンス、抵抗値で決まる。通常、送電装置２０および受電装置２１のそれぞれのコイル４、７が持つＱ値は非常に大きい。そして、このＱ値はコイルの状況や異物の挿入などによって変化する。しかし、Ｑ値を検出するためには、正確な共振周波数を求め、その時の振動エネルギーに対して、半分の振動エネルギーとなる周波数を探す必要がある。そこで、本発明では、ある二点以上、周波数を変化させて、インピーダンスを検出する。この時、Ｑ値が高いとその変化は大きなものとなる。一方で、Ｑ値が低いと、その変化は小さくなる。これにより、簡易にＱ値の変化を知ることができる。インピーダンスはコイルのインダクタンス、キャパシタンス、抵抗値などで決まる。例えば、表面が酸化するなどして、コイルの抵抗値が増加するとＱ値は低下する。通常、このような送電装置２０および受電装置２１のコイルが持つＱ値は非常に大きく、このＱ値はコイルの状況や異物の挿入などによって変化する。例えば、表面が酸化するなどして、コイルの抵抗値が増加するとＱ値は低下する。このようなＱ値を検出するためには、正確な共振周波数を求め、その時の振動エネルギーに対して、半分の振動エネルギーとなる周波数を探す必要がある。通常、このようなＱ値検出のためには送電用コイル４の共振周波数付近で周波数を連続的に変化させる必要があるが、本実施形態では、二点以上の任意の周波数を変化させ、その周波数をインピーダンス検出のために使用する。 When the high frequency AC power is output from the high frequency power source 1 to the power transmission device 20, the impedance detection device 6 detects the impedance output from the high frequency power source 1. The impedance is determined by the coil inductance, capacitance, resistance value, and the like. The Q value representing the frequency characteristics of the coil is also determined by the inductance, capacitance, and resistance value. Normally, the Q values of the coils 4 and 7 of the power transmission device 20 and the power reception device 21 are very large. The Q value changes depending on the coil condition, foreign object insertion, and the like. However, in order to detect the Q value, it is necessary to obtain an accurate resonance frequency and search for a frequency that is half the vibration energy with respect to the vibration energy at that time. Therefore, in the present invention, impedance is detected by changing the frequency at two or more points. At this time, if the Q value is high, the change becomes large. On the other hand, when the Q value is low, the change is small. Thereby, the change of the Q value can be easily known. The impedance is determined by the coil inductance, capacitance, resistance value, and the like. For example, when the resistance value of the coil increases due to oxidation of the surface, the Q value decreases. Usually, the Q value of the coils of the power transmitting device 20 and the power receiving device 21 is very large, and the Q value varies depending on the coil condition, foreign object insertion, and the like. For example, the Q value decreases when the resistance value of the coil increases due to oxidation of the surface. In order to detect such a Q value, it is necessary to obtain an accurate resonance frequency and search for a frequency that is half the vibration energy with respect to the vibration energy at that time. Usually, in order to detect such a Q value, it is necessary to continuously change the frequency in the vicinity of the resonance frequency of the power transmission coil 4, but in this embodiment, two or more arbitrary frequencies are changed, The frequency is used for impedance detection.

二点以上の任意の周波数を使用することで、コイルのＱ値が高いとインピーダンスの変化は大きなものとなり、Ｑ値が低いと、インピーダンスの変化は小さくなる結果が検出される。そのため、インピーダンスの変化の大小を見ることで容易にＱ値の変化を検出ことができる。インピーダンスの特性上、インピーダンスの変化を検出することで、コイルの状況を把握することが可能となる。しかも、周波数を連続的に変化させて、特性を取得する必要がないため、短時間で検出することが可能になる。 By using an arbitrary frequency of two or more points, a change in impedance becomes large when the Q value of the coil is high, and a result in which the change in impedance becomes small when the Q value is low is detected. Therefore, the change in the Q value can be easily detected by looking at the magnitude of the change in the impedance. From the impedance characteristics, it is possible to grasp the state of the coil by detecting a change in impedance. In addition, since it is not necessary to acquire characteristics by continuously changing the frequency, detection can be performed in a short time.

上述のように、本実施の形態によれば、任意の二点以上でのインピーダンス変化から、簡易にコイルの状態を知ることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily know the state of the coil from impedance changes at two or more arbitrary points.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図２は、第２の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Second Embodiment)
The second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of the wireless power transmission device according to the second embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施の形態では、インピーダンス検出装置６が接続されていた。図２では、これが電流検出部８および電流変化量検出部９に変更されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected. In FIG. 2, this is changed to a current detection unit 8 and a current change amount detection unit 9.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。高周波電源１によって、定電圧を出力する。すると、高周波電源１からは共振回路３および送電用コイル４、受電用コイル５、負荷７のインピーダンスで決まる電流が流れる。周波数制御部２で二点以上、短時間の間、周波数を変化させ、そのときの電流値を電流検出部８で検出し、その変化量を電流変化量検出部９により検出する。高周波電源１の出力が定電圧の条件であれば、検出される電流の変化量はインピーダンスの変化を表す。つまり、その電流値の変化と出力電圧と電流の位相を見ることで、インピーダンスを計測できる。さらに、この計測を少なくとも二点以上の周波数で行うことで、Ｑ値を知ることができ、コイル状態の変化を簡易に見ることができる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. A constant voltage is output by the high frequency power source 1. Then, a current determined by the impedance of the resonance circuit 3, the power transmission coil 4, the power reception coil 5, and the load 7 flows from the high frequency power source 1. The frequency control unit 2 changes the frequency for two or more points for a short time, the current value at that time is detected by the current detection unit 8, and the change amount is detected by the current change amount detection unit 9. If the output of the high-frequency power supply 1 is a constant voltage condition, the detected amount of change in current represents a change in impedance. That is, the impedance can be measured by looking at the change in the current value and the phase of the output voltage and current. Further, by performing this measurement at at least two frequencies, the Q value can be known, and the change in the coil state can be easily seen.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図３は、第３の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至２と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Third embodiment)
The third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an overall configuration of the wireless power transmission device according to the third embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 2, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施形態では、インピーダンス検出装置６が接続されていた。図３では、これが電圧検出部１０および電流変化量検出部１１に変更されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected. In FIG. 3, this is changed to a voltage detection unit 10 and a current change amount detection unit 11.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。高周波電源１によって、定電流を出力する。すると、共振回路３および送電用コイル４、受電用コイル５、負荷７のインピーダンスで決まる電圧が発生する。周波数制御部２で二点以上、短時間の間、周波数を変化させ、そのときの電圧値を電圧検出部１０で検出し、その変化量を電圧変化量検出部１１により検出する。高周波電源１の出力が定電流の条件であれば、検出される電圧の変化量はインピーダンスの変化を表す。つまり、その電圧値の変化と出力電流と電圧の位相を見ることで、インピーダンスを計測できる。さらに、この計測を少なくとも二点以上の周波数で行うことで、Ｑ値を知ることができ、コイル状態の変化を簡易に見ることができる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. A high-frequency power source 1 outputs a constant current. Then, a voltage determined by the impedance of the resonance circuit 3, the power transmission coil 4, the power reception coil 5, and the load 7 is generated. The frequency control unit 2 changes the frequency for two or more points for a short time, the voltage value at that time is detected by the voltage detection unit 10, and the change amount is detected by the voltage change amount detection unit 11. If the output of the high-frequency power source 1 is a constant current condition, the detected change in voltage represents a change in impedance. That is, the impedance can be measured by observing the change of the voltage value and the phase of the output current and the voltage. Further, by performing this measurement at at least two frequencies, the Q value can be known, and the change in the coil state can be easily seen.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図４は、第４の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至３と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of the wireless power transmission device according to the fourth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施形態では、送電側にインピーダンス検出装置６が接続されていた。図４では、これが受電側に変更されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected to the power transmission side. In FIG. 4, this is changed to the power receiving side.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。高周波電源１によって、高周波電力を出力し、共振回路３および送電用コイル４を介して、電力を伝送する。受電用コイル５および共振回路３は送信側が送った磁気エネルギーを受け、電力を得る。この時、送電側と同様に受電用コイル５の状態によって、周波数特性が変化する。このため、少なくとも二つ以上の周波数でインピーダンスを計測することにより、簡単にコイルの状況を知ることができる。なお、周波数は計測された波形から検出可能であるが、送受電間で無線通信を行っても、なんら問題はない。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. The high frequency power source 1 outputs high frequency power and transmits the power via the resonance circuit 3 and the power transmission coil 4. The power receiving coil 5 and the resonance circuit 3 receive the magnetic energy sent from the transmitting side and obtain electric power. At this time, the frequency characteristics change depending on the state of the power receiving coil 5 as in the power transmission side. For this reason, the state of a coil can be easily known by measuring impedance with at least two frequencies. Although the frequency can be detected from the measured waveform, there is no problem even if wireless communication is performed between power transmission and reception.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第５の実施形態）
第５の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図５は、第５実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至４と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of the wireless power transmission device according to the fifth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 4, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施形態では、インピーダンス検出装置６が接続されていた。図５では、これが電流検出部８および電流変化量検出部９に変更されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected. In FIG. 5, this is changed to a current detection unit 8 and a current change amount detection unit 9.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。高周波電源１によって、定電圧を出力する。すると、高周波電源１は共振回路３および送電用コイル４、受電用コイル５、負荷７のインピーダンスで決まる電流を流す。受電用コイル５および共振回路３でその磁気エネルギーを受け、電力を得る。この時、コイル特性に応じた電圧、電流が受電側に発生する。また、受電用コイル５の状態によって、周波数特性が変化する。このため、受電側に定電圧を印加しても、インピーダンスが高くなり電流が流れなくなってしまう。これを検出するために、少なくとも二つ以上の周波数でインピーダンスを計測することにより、受電側においても簡単にコイルの状況を知ることができる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. A constant voltage is output by the high frequency power source 1. Then, the high frequency power source 1 passes a current determined by the impedance of the resonance circuit 3, the power transmission coil 4, the power reception coil 5, and the load 7. The power receiving coil 5 and the resonance circuit 3 receive the magnetic energy to obtain electric power. At this time, a voltage and current corresponding to the coil characteristics are generated on the power receiving side. Further, the frequency characteristic changes depending on the state of the power receiving coil 5. For this reason, even if a constant voltage is applied to the power receiving side, the impedance becomes high and no current flows. In order to detect this, it is possible to easily know the state of the coil even on the power receiving side by measuring the impedance at at least two frequencies.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第６の実施形態）
第６の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図６は、第６の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至５と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Sixth embodiment)
The sixth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless power transmission device according to the sixth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 5, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施形態では、インピーダンス検出装置６が接続されていた。図６では、これが電圧検出部１０および電圧変化量検出部１１に変更されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected. In FIG. 6, this is changed to a voltage detection unit 10 and a voltage change amount detection unit 11.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。高周波電源１によって、定電流を出力する。すると、共振回路３および送電用コイル４、受電用コイル５、負荷７のインピーダンスで決まる電圧が発生する。受電用コイル５および共振回路３でその磁気エネルギーを受け、電力を得る。この時、コイル特性に応じた電圧、電流が受電側に発生する。また、受電用コイル５の状態によって、周波数特性が変化する。このため、少なくとも二つ以上の周波数でインピーダンスを計測することにより、簡単にコイルの状況を知ることができる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. A high-frequency power source 1 outputs a constant current. Then, a voltage determined by the impedance of the resonance circuit 3, the power transmission coil 4, the power reception coil 5, and the load 7 is generated. The power receiving coil 5 and the resonance circuit 3 receive the magnetic energy to obtain electric power. At this time, a voltage and current corresponding to the coil characteristics are generated on the power receiving side. Further, the frequency characteristic changes depending on the state of the power receiving coil 5. For this reason, the state of a coil can be easily known by measuring impedance with at least two frequencies.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第７の実施形態）
第７の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図７は、第７の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至６と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Seventh embodiment)
The seventh embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless power transmission device according to the seventh embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 6, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
第１の実施の形態では、インピーダンス検出装置６が接続されていた。図７では、共振回路３に温度検出部１２が追加されている。 (Constitution)
In the first embodiment, the impedance detection device 6 is connected. In FIG. 7, a temperature detection unit 12 is added to the resonance circuit 3.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。送電用コイル４および共振回路３を共振させて高効率での無線電力伝送を実現できる。この共振には送電用コイル４や共振回路３のインダクタンスやキャパシタンス、抵抗値などが影響する。ここで、コンデンサは温度によって特性が変化する。このため、インピーダンス変化を検出しても、送電用コイル４および共振回路３の影響か、外部の影響か切り分けることができない。そこで、コンデンサの温度特性をあらかじめ取得しておき、その特性を用いることで、コンデンサの温度特性による影響を除外することが可能となる。なお、図７では、請求項１の構成で描いているが、インピーダンスなどの変化については請求項１から５のどれでも問題ない。また、温度も受電装置側でも送電装置側のどちらであっても、同様にコンデンサの影響を除外することが可能になる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. The power transmission coil 4 and the resonance circuit 3 can be resonated to realize wireless power transmission with high efficiency. This resonance is influenced by the inductance, capacitance, resistance value, etc. of the power transmission coil 4 and the resonance circuit 3. Here, the characteristics of the capacitor change with temperature. For this reason, even if an impedance change is detected, it cannot be distinguished whether it is an influence of the power transmission coil 4 and the resonance circuit 3 or an external influence. Therefore, by acquiring the temperature characteristics of the capacitor in advance and using the characteristics, it is possible to eliminate the influence of the temperature characteristics of the capacitor. In FIG. 7, the configuration of claim 1 is used, but any change in impedance or the like is not a problem in any of claims 1 to 5. In addition, the influence of the capacitor can be similarly excluded regardless of whether the temperature is on the power receiving device side or the power transmitting device side.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第８の実施形態）
第８の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図８は、第８の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至７と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Eighth embodiment)
The eighth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless power transmission device according to the eighth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 7, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
図８では、インピーダンス検出装置６に記録装置１３が追加されている。 (Constitution)
In FIG. 8, a recording device 13 is added to the impedance detection device 6.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。インピーダンスはコイルの状態などによって変化する。例えば、コイルが酸化すると、抵抗成分が増加する。また、コイル位置が変化することで、キャパシタンスが変化する。こうした変化は機械的な衝撃によって、短時間で発生することもあれば、長時間の劣化などによって発生することもある。したがって、無負荷などある一定の条件でのインピーダンスや電圧の変化量を記録しておくことによって、長時間での劣化による変化の傾向を知ることができる。これにより、寿命の推定が可能になる。つまり、任意の二点以上でのインピーダンス変化などから、寿命診断を行うが可能となる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. The impedance changes depending on the state of the coil. For example, when the coil is oxidized, the resistance component increases. Also, the capacitance changes as the coil position changes. Such a change may occur in a short time due to a mechanical shock, or may occur due to long-term deterioration. Therefore, by recording the amount of change in impedance or voltage under a certain condition such as no load, the tendency of change due to deterioration over a long time can be known. As a result, the lifetime can be estimated. That is, life diagnosis can be performed from impedance changes at two or more arbitrary points.

なお、記録するのは、インピーダンスだけではなく、電圧変化量や電流変化量であっても、なんら問題はない。また、送電側だけでなく、受電側でも可能である。 It should be noted that there is no problem even if not only the impedance but also the voltage change amount and the current change amount are recorded. Moreover, it is possible not only on the power transmission side but also on the power reception side.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第９の実施形態）
第９の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図９は、第９の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至８と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Ninth embodiment)
The ninth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless power transmission device according to the ninth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 8, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
図９では、インピーダンス検出装置６に盗電検出装置１４が追加されている。 (Constitution)
In FIG. 9, a theft detection device 14 is added to the impedance detection device 6.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。受電側が１つの状態から２つに増え、ともに電力を受電しようとすると、送電側から見たとき、抵抗成分が変化する。したがって、かりに高周波電源１の電圧が同じであれば、受電側が２つに増えると、高周波電源の電圧と電流は位相は変化しないで、電流の大きさが変化する。また、コイル特性が同一であれば、共振周波数は変化していない。したがって、少なくとも２点の周波数におけるインピーダンスを測定することで、この変化を検出でき、盗電を検出することが可能となる。つまり、任意の二点以上でのインピーダンス変化などから、盗電検出が可能となる。盗電検出に用いるのは、インピーダンスだけではなく、電圧変化量や電流変化量であっても、なんら問題はない。また、送電側だけでなく、受電側でも可能である。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. When the power receiving side increases from one state to two and both try to receive power, the resistance component changes when viewed from the power transmitting side. Therefore, if the voltage of the high frequency power source 1 is the same, when the number of power receiving sides is increased to two, the phase of the voltage and current of the high frequency power source does not change, and the magnitude of the current changes. Further, if the coil characteristics are the same, the resonance frequency has not changed. Therefore, by measuring the impedance at at least two frequencies, this change can be detected, and theft can be detected. That is, it is possible to detect theft from the impedance change at any two or more points. There is no problem even if the voltage change amount and the current change amount are used not only for impedance but also for the detection of theft. Moreover, it is possible not only on the power transmission side but also on the power reception side.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１０は、第１０の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至９と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Tenth embodiment)
The tenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless power transmission device according to the tenth embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 9, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
図１０では、インピーダンス検出装置６に異物検出装置１５が追加されている。 (Constitution)
In FIG. 10, a foreign object detection device 15 is added to the impedance detection device 6.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。送電用コイル４および受電用コイル５の間に異物が入ると、全体のインダクタンスやキャパシタンス、抵抗成分が変化する。このために、共振周波数とＱ値が変化する。ここで、インピーダンスの虚数部が正であれば共振周波数よりも高い周波数、虚数部が負であれば共振周波数よりも低い周波数であることが分かる。つまり、インピーダンス検出時における周波数が共振周波数に対して、高いか低いかを簡単に検出することができる。さらに、前述したようにインピーダンスの変化からＱ値の変化を知ることができる。これを用いることで、例えば、コイル間に人が入った時、キャパシタンスが増える。このために、共振周波数は下がり、Ｑ値も低下する。逆に、共振周波数が低下したこと、Ｑ値が低下したことを検出することで、人が入ったことを検出できる。同様に、金属などであっても、同じ方法で検出が可能になる。つまり、任意の二点以上でのインピーダンス変化などから、異物検出が可能となる。なお、異物検出に用いるのは、インピーダンスだけではなく、電圧変化量や電流変化量であっても、なんら問題はない
（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. When a foreign object enters between the power transmission coil 4 and the power reception coil 5, the overall inductance, capacitance, and resistance components change. For this reason, the resonance frequency and the Q value change. Here, it can be seen that if the imaginary part of the impedance is positive, the frequency is higher than the resonance frequency, and if the imaginary part is negative, the frequency is lower than the resonance frequency. That is, it is possible to easily detect whether the frequency at the time of impedance detection is higher or lower than the resonance frequency. Further, as described above, the change in the Q value can be known from the change in the impedance. By using this, for example, when a person enters between the coils, the capacitance increases. For this reason, the resonance frequency is lowered and the Q value is also lowered. Conversely, it is possible to detect that a person has entered by detecting that the resonance frequency has decreased and that the Q value has decreased. Similarly, even a metal or the like can be detected by the same method. That is, foreign matter detection is possible from impedance changes at two or more arbitrary points. It should be noted that there is no problem even if the amount of voltage change or current change is used not only for impedance but also for detecting foreign matter (effect).
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

（第１１の実施形態）
第１１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１１は、第１１の実施形態の無線電力伝送装置の全体構成を示す図である。尚、図１乃至１０と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。 (Eleventh embodiment)
The eleventh embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram illustrating the overall configuration of the wireless power transmission device according to the eleventh embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 10, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（構成）
図１１では、インピーダンス検出装置６に負荷状況検出装置１６が追加されている。 (Constitution)
In FIG. 11, a load condition detection device 16 is added to the impedance detection device 6.

（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。負荷が無負荷から有負荷になるとき、抵抗成分が変化し、大きな電流を流す必要がある。抵抗成分が変化すると、Ｑ値が変化するため、送電側で任意の二点以上でのインピーダンス変化などから負荷の状態を知ることが可能となる。つまり、任意の二点以上でのインピーダンス変化などから、負荷状況検出が可能となる。なお、負荷状況検出に用いるのは、インピーダンスだけではなく、電圧変化量や電流変化量であっても、なんら問題はない。 (Function)
The operation of this embodiment will be described below. When the load changes from no load to load, the resistance component changes and a large current needs to flow. When the resistance component changes, the Q value changes. Therefore, it becomes possible to know the state of the load from the impedance change at any two or more points on the power transmission side. That is, it becomes possible to detect the load status from impedance changes at two or more arbitrary points. It should be noted that there is no problem even if the load state detection uses not only the impedance but also the voltage change amount and the current change amount.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の無線電力伝送装置によれば、簡易な方法で、コイルに関する情報検出が可能となる無線電力伝送装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the wireless power transmission device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a wireless power transmission device that can detect information about a coil by a simple method.

１ 高周波電源
２ 周波数制御部
３ 共振回路
３ａ 送電側共振回路
３ｂ 受電側共振回路
４ 送電用コイル
５ 受電用コイル
６ インピーダンス検出装置
７ 負荷
８ 電流検出部
９ 電流変化量検出部
１０ 電圧検出部
１１ 電圧変化量検出部
１２ 温度検出部
１３ 記録装置
１４ 盗電検出装置
１５ 異物検出装置
１６ 負荷状況検出装置
２０ 送電装置
２１ 受電装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply 2 Frequency control part 3 Resonance circuit 3a Power transmission side resonance circuit 3b Power reception side resonance circuit 4 Power transmission coil 5 Power reception coil 6 Impedance detection device 7 Load 8 Current detection part 9 Current variation detection part 10 Voltage detection part 11 Voltage Change detection unit 12 Temperature detection unit 13 Recording device 14 Theft detection device 15 Foreign object detection device 16 Load condition detection device 20 Power transmission device 21 Power reception device

Claims (11)

出力周波数が可変である高周波電源と、
前記高周波電源と接続され、無線で電力を送電する送電側共振回路と送電用コイルで成る送電装置と、
前記高周波電源と接続され、前記送電装置の運転周波数を変化させる周波数制御部と、
前記送電装置から送電された電力を受電する受電側共振回路と受電用コイルで成る受電装置と、
前記高周波電源と前記送電装置または前記受電装置において、少なくとも二点以上のインピーダンスを検出するインピーダンス検出部と
を有する無線電力伝送装置。 A high frequency power source with variable output frequency;
A power transmission device connected to the high-frequency power source and composed of a power transmission side resonance circuit that wirelessly transmits power and a power transmission coil;
A frequency control unit that is connected to the high-frequency power source and changes an operating frequency of the power transmission device;
A power receiving device comprising a power receiving side resonance circuit and a power receiving coil for receiving the power transmitted from the power transmitting device;
A wireless power transmission device comprising: the high-frequency power source; and the power transmission device or the power reception device, including an impedance detection unit that detects at least two impedances. 前記インピーダンス検出部が送電装置の周波数変化時における、送電装置の出力電圧変化量を検出する検出部である請求項１記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, wherein the impedance detection unit is a detection unit that detects an output voltage change amount of the power transmission device when the frequency of the power transmission device is changed. 前記インピーダンス検出部が送電装置の周波数変化時における、送電装置の出力電流変化量を検出する検出部である請求項１記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, wherein the impedance detection unit is a detection unit that detects an output current change amount of the power transmission device when the frequency of the power transmission device is changed. 前記インピーダンス検出部が送電装置の周波数変化時における、受電装置のインピーダンスを検出する検出部である請求項１記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, wherein the impedance detection unit is a detection unit that detects an impedance of the power reception device when the frequency of the power transmission device changes. 前記インピーダンス検出部が送電装置の周波数変化時における、受電装置の入力電圧変化量を検出する検出部である請求項１記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, wherein the impedance detection unit is a detection unit that detects an amount of change in input voltage of the power receiving device when the frequency of the power transmission device changes. 前記インピーダンス検出部が送電装置の周波数変化時における、受電装置の入力電流変化量を検出する検出部である請求項１記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, wherein the impedance detection unit is a detection unit that detects an amount of change in input current of the power reception device when the frequency of the power transmission device changes. 前記送電装置あるいは前記受電装置の少なくとも一方の温度を計測する温度検出部を備える請求項１乃至６のいずれかに記載された無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a temperature detection unit that measures a temperature of at least one of the power transmission device or the power reception device. 検出されたインピーダンス、電圧変化量あるいは電流変化量、温度の少なくともひとつを記録する記録装置を備えた請求項１乃至７のいずれかに記載された無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 1, further comprising a recording device that records at least one of the detected impedance, voltage change amount or current change amount, and temperature. 検出されたインピーダンス、電圧変化量あるいは電流変化量の少なくともひとつから盗電を検出する盗電検出装置を備えた請求項１乃至７のいずれかに記載された無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a theft detection device that detects theft from at least one of the detected impedance, voltage change amount, or current change amount. 検出されたインピーダンス、電圧変化量あるいは電流変化量の少なくともひとつから送電装置および受電装置の間の異物を検出する異物検出装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載された無線電力伝送装置。 8. A foreign matter detection device that detects foreign matter between a power transmission device and a power reception device from at least one of detected impedance, voltage change amount, or current change amount. Wireless power transmission equipment. 検出されたインピーダンス、電圧変化量あるいは電流変化量の少なくともひとつから負荷の状況を検出する負荷検出装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載された無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a load detection device that detects a load state from at least one of the detected impedance, voltage change amount, and current change amount.
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