JP2012147632A - 電力伝送装置及び電力伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送電部11は受電装置20,21に対して非接触で送電し、電源部12は送電部11が送電する電力を生成し、検出部13は受電装置20,21の台数を検出し、整合部14は、受電装置20,21の台数に対応したコンデンサ素子C1〜C3とインダクタ素子L1〜L3の組を複数有し、検出された受電装置20,21の台数に応じて、選択するコンデンサ素子C1〜C3とインダクタ素子L1〜L3の組を変更することで送電部11と電源部12との間のインピーダンス整合を行う。
【選択図】図1
Description
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の電力伝送装置の一例を示す図である。
磁界共鳴方式のような非接触で送電する方式では、電波による放送受信などと異なり、近傍界領域でエネルギーの伝送が行われるため、受電装置の台数によって送電部11の入力インピーダンス(負荷)が変化する。送電部11の入力インピーダンスと電源部12の出力インピーダンスが異なると電力反射が起こり、反射損失(リターンロス)が発生して電力伝送効率が低下する。
インダクタ素子L1〜L3は、伝送線路15に接続されており、一方の端子は送電部11に接続され、他方の端子はスイッチ14aを介して電源部12に接続されている。
給電対象の受電装置が、図2に示すように3台(受電装置20,21,22)となった場合、検出部13はこの台数の変化を検出する。そして、検出部13は、整合部14に対して3台に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の組(たとえば、コンデンサ素子C3とインダクタ素子L3)を選択するように指示する。
(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態の電力伝送装置の一例を示す図である。
整合回路35は、制御回路31の制御のもと、送電コイル32と送電アンプ33との間のインピーダンス整合を行う。たとえば、整合回路35は、送電コイル32の入力インピーダンスと自身のインピーダンスの合成インピーダンスが、送電アンプ33の出力インピーダンスと等しくなるように調整を行う。送電コイル32の入力インピーダンスが受電装置の台数によって異なるため、整合回路35は、コンデンサ素子C1〜C3とインダクタ素子L1〜L3の組を台数に対応して複数備えている。
受電装置40,41は、バッテリ40a,41a、誘導コイル40b,41b、共振コイル40c,41c、検出センサ40d,41dを有している。共振コイル40c,41cにはコンデンサ素子Cr1,Cr2が並列に接続されている。
以下では一例として、図3に示したような受電装置40,41が存在する場合の送電時の電力伝送装置30の動作を説明する。
図5は、送電時の電力伝送装置の一例の処理の流れを示すフローチャートである。
制御回路31は、検出センサ34−1〜34−4により、受電装置の検知処理を行い、受電装置の台数を検出する(ステップS1)。たとえば、検出センサ34−1〜34−4の少なくとも1つによって、受電装置の検出センサ(たとえば、図3の検出センサ40d,41d)との間で通信が発生した場合、制御回路31は存在する受電装置の台数を検出する。
たとえば、図3に示すように2台の受電装置40,41が検出された場合には、台数が2台のときに用いられるコンデンサ素子とインダクタ素子の組が選択されるように、制御回路31は、整合回路35のスイッチ35a,35bを切り替える。
その後、検出センサ34−1〜34−4は、受電装置と通信を行い、受電装置のバッテリの充電状態や、受電装置が送電可能な範囲内から外れていないかなどの送受電状態情報の交換を行う(ステップS8)。
以上のように、検出された受電装置の台数に応じて、台数に対応して設けられたコンデンサ素子とインダクタ素子の組を選択することで、適切なインピーダンスを迅速に選択できるようになる。これにより、インピーダンス整合が容易になり、効率的に適切な電力を受電装置に給電することができるようになる。
図6は、3台の受電装置に送電を行う電力伝送装置の一例を示す図である。
図6では、図3に示した電力伝送装置30の一例の上面図を示し、受電装置である3台の携帯電話50,51,52に送電を行う場合を示している。図6では共振コイル32a、誘導コイル32bを示しているが、図3の電力伝送装置30のその他の構成については、図示を省略している。
図7では、送電対象の受電装置が、1台の携帯電話51に変更された場合が示されている。
図8では、受電装置である携帯電話51が、矢印A方向に移動した様子が示されている。1台の携帯電話51で、反射係数が0になるように整合回路35でインダクタ素子とコンデンサ素子の組が選択されている場合、携帯電話51を矢印A方向に50mm移動させたときの反射係数の変動は、たとえば、以下のようになる。
図9の横軸では、携帯電話51の移動距離が、コイル(共振コイル51a,誘導コイル51b)移動距離[mm]で表されている。また、左側の縦軸は、電力伝送装置30の送電コイル32での入力インピーダンスの絶対値[Ω]を示し、右側の縦軸は、反射係数の値を示している。
図10では、送電対象の受電装置が、図6に示した3台の携帯電話50〜52から、2台の携帯電話51,52に変更された場合が示されている。
図11では、受電装置である携帯電話51が、矢印B方向に移動した様子が示されている。2台の携帯電話51,52で、反射係数が0になるように整合回路35でインダクタ素子とコンデンサ素子の組が選択されている場合、携帯電話51を矢印B方向に50mm移動させたときの反射係数の変動は、たとえば、以下のようになる。
図12の横軸では、携帯電話51の移動距離が、コイル(共振コイル51a,誘導コイル51b)移動距離[mm]で表されている。また、左側の縦軸は、電力伝送装置30の送電コイル32での入力インピーダンスの絶対値[Ω]を示し、右側の縦軸は、反射係数の値を示している。
受電装置40と電力伝送装置30との間の送電距離は、たとえば、赤外線センサである検出センサ34−1により測定することができる。
以上説明した複数の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
前記送電部が送電する電力を生成する電源部と、
前記受電装置の台数を検出する検出部と、
前記受電装置の台数に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の組を複数有し、検出された前記受電装置の台数に応じて、選択する前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組を変更することで前記送電部と前記電源部との間のインピーダンス整合を行う整合部と、
を有することを特徴とする電力伝送装置。
(付記5) 前記整合部は、前記受電装置に対する送電距離に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の組を複数有し、検出された前記受電装置に対する送電距離に応じて、選択する前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組を変更することで前記送電部と前記電源部との間のインピーダンス整合を行うことを特徴とする付記1乃至4の何れか一つに記載の電力伝送装置。
(付記7) 前記送電部は、磁界共鳴方式で前記受電装置に対して送電を行うことを特徴とする付記1乃至6の何れか一つに記載の電力伝送装置。
それぞれ前記受電装置の台数に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の複数の組の何れかを、検出された前記受電装置の台数に応じて選択して、前記受電装置に対して非接触で送電する送電部と前記送電部が送電する電力を生成する電源部との間のインピーダンス整合を行うことを特徴とする電力伝送方法。
11 送電部
12 電源部
13 検出部
14 整合部
14a,14b スイッチ
20,21 受電装置
C1〜C3 コンデンサ素子
L1〜L3 インダクタ素子
Claims (5)
- 受電装置に対して非接触で送電する送電部と、
前記送電部が送電する電力を生成する電源部と、
前記受電装置の台数を検出する検出部と、
前記受電装置の台数に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の組を複数有し、検出された前記受電装置の台数に応じて、選択する前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組を変更することで前記送電部と前記電源部との間のインピーダンス整合を行う整合部と、
を有することを特徴とする電力伝送装置。 - 前記整合部において、前記受電装置の台数に対応した前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組は、当該台数の場合に、前記送電部と前記電源部との間でインピーダンス整合されるようにキャパシタンス及びインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項1記載の電力伝送装置。
- 前記整合部は、前記受電装置の台数に応じた前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組の変更後、インピーダンスの調整を行う可変コンデンサをさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の電力伝送装置。
- 前記整合部は、前記受電装置に対する送電距離に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の組を複数有し、検出された前記受電装置に対する送電距離に応じて、選択する前記コンデンサ素子と前記インダクタ素子の組を変更することで前記送電部と前記電源部との間のインピーダンス整合を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の電力伝送装置。
- 受電装置の台数を検出し、
それぞれ前記受電装置の台数に対応したコンデンサ素子とインダクタ素子の複数の組の何れかを、検出された前記受電装置の台数に応じて選択して、前記受電装置に対して非接触で送電する送電部と前記送電部が送電する電力を生成する電源部との間のインピーダンス整合を行うことを特徴とする電力伝送方法。
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