JP2013062895A5

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Publication number: JP2013062895A5
Application number: JP2011197865A
Authority: JP
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2031-09-12

Description

送電部１１０は、後述する送電コイル（１次側コイル）Ｌ１等を含んで構成されている。送電部１１０は、この送電コイルＬ１およびキャパシタＣ１を利用して、電子機器２Ａ，２Ｂ（詳細には、後述する受電部２１０）に対して磁界を用いた電力伝送を行うものである。具体的には、送電部１１０は、給電面Ｓ１から電子機器２Ａ，２Ｂへ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。なお、この送電部１１０の詳細構成については、後述する（図３）。

制御部１１４は、電源回路１１１および高周波電力発生回路１１２の動作をそれぞれ制御する機能を有している。具体的には、制御部１１４は、詳細は後述するが、所定の周波数およびデューティ比を有する制御信号ＣＴＬを用いて、高周波電力発生回路１１２を駆動するようになっている。また、制御部１１４は、電流・電圧検出部１１３において検出された電流Ｉ１および電圧Ｖ１に基づいて、送電部１１０による給電対象機器（２次側機器；ここでは電子機器２Ａ，２Ｂ）が近傍（給電面Ｓ１の付近；例えば、給電が可能な領域。以下同様。）に存在するのか否かを検出する機能も有している。具体的には、詳細は後述するが、この制御部１１４は、送電部１１０付近でのインピーダンス（ここでは、高周波電力発生回路１１２（後述するスイッチングアンプ）の負荷インピーダンス）の変化を利用して、給電対象機器の検出を行う。ここで、この負荷インピーダンスとは、後述するスイッチングアンプに接続される負荷のインピーダンスのことであり、上記した交流電流（電流Ｉ１）および交流電圧（電圧Ｖ１）により求められるようになっている。なお、このような制御部１１４は、例えばマイクロコンピュータ等からなる。

次に、制御部１１４は、そのようにして電流・電圧検出部１１３により検出された電流Ｉ１および電圧Ｖ１を用いて、送電部１１０付近でのインピーダンスＺ１（高周波電力発生回路１１２（スイッチングアンプ）の負荷インピーダンス；図３参照）を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、このインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜は、以下の（１）式により求めることができる。
｜Ｚ１｜＝（Ｖ１／Ｉ１） ……（１）

また、例えば図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、制御部１１４は、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の変化量ΔＺができるだけ大きくなるように、制御信号ＣＴＬにおけるデューティ比ＣＴＬ（Ｄ）を制御する。これは、以下の現象を利用して制御する。すなわち、例えば図８（Ａ），（Ｂ）中の符号Ｐ５１，Ｐ５２で示したように、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）＝５０％と相対的に高い場合（図７（Ａ）に相当）と、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）＝１０％と相対的に低い場合（図７（Ｂ）に相当）とでは、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜における高調波成分の大きさが異なる。したがって、例えば図９中の符号Ｇ３Ｌ，Ｇ３Ｈおよび矢印Ｐ５Ｌ，Ｐ５Ｈで示したように、制御部１１４は、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）の変化に応じてインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜における高調波成分の大きさが変化することを考慮して、変化量ΔＺを調整するのが望ましいと言える。

（給電装置１Ａ）
給電装置１Ａは、給電装置１と同様に、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送を行うものである。この給電装置１Ａは、送電部１１０、電源回路１１１、高周波電力発生回路１１２、電流・電圧検出部１１３Ａ、制御部１１４およびキャパシタＣ１を有する送電装置１１Ａを備えている。すなわち、この送電装置１１Ａは、第１の実施の形態で説明した送電装置１１において、電流・電圧検出部１１３の代わりに電流・電圧検出部１１３Ａを設けたものとなっている。なお、電流・電圧検出部１１３Ａおよび制御部１１４が、本開示における「検出部」の一具体例に対応している。

このとき、送電部１１０以外での電力消費が大きいとインピーダンスＺ１の傾向と直流抵抗値Ｒ２の傾向が一致せず、２次側機器の検出精度を低下させる。このような送電部１１０以外での電力消費としては、コイル１１２Ｌやスイッチング素子（トランジスタ１１２Ｔ）による損失が大部分となる。これらによる電力損失を減らすには、損失の少ない素子を選択することに加え、電流の比率を低減させるために高い直流電圧での駆動や、スイッチングアンプの駆動デューティ比を低下させてスイッチング素子のオン期間を短くすることなどが考えられる。

具体的には、図１４（Ａ）に示した変形例３では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３）内で、２種類の値（デューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）を１つずつ順次用いている。これにより、以下説明する図１４（Ｂ）の手法と比べ、検出に要する時間を相対的に短くすることが可能となる。

一方、図１４（Ｂ）に示した変形例４では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間ごと（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３のたび）に、２種類の値（デューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）のうちの１つを選択的に用いている。これにより、上記した図１４（Ａ）の手法と比べ、検出動作の際の消費電力を相対的に少なくすることが可能となる。

具体的には、図１５（Ａ）に示した変形例５では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４）内で、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２およびデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２の各々）を１つずつ順次用いている。これにより、以下説明する図１５（Ｂ）の手法と比べ、検出に要する時間を相対的に短くすることが可能となる。

一方、図１５（Ｂ）に示した変形例６では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間ごと（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４のたび）に、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２およびデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２の各々）のうちの１つずつを選択的に用いている。これにより、上記した図１５（Ａ）の手法と比べ、検出動作の際の消費電力を相対的に少なくすることが可能となる。