JP2014030288A5 - - Google Patents

Description

（給電装置１）
給電装置１は、上記したように、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送（送電）を行うもの（充電トレー）である。この給電装置１は、例えば図２に示したように、ＬＣ共振回路１１２Ｐを含む送電部１１０、交流信号発生回路（交流信号発生部，高周波電力発生回路）１１１、ＬＣ共振回路１１２Ｓおよび制御部１１４（送電制御部）を有する送電装置１１を備えている。また、この送電装置１１内には、図示しない電流検出部（後述する電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂ）が設けられている。

（電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂ）
電流検出部１１３Ａは、交流信号発生回路１１１とＬＣ共振回路１１２Ｓとの間の経路上に配設され、電流検出部１１３Ｂは、ＬＣ共振回路１１２Ｓと送電部１１０（ＬＣ共振回路１１２Ｐ）との間の経路上に配設されている。これらの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂはそれぞれ、送電部１１０による送電の際に流れる回路電流を検出し、検出した回路電流の値を制御部１１４へ供給するものである。具体的には、電流検出部１１３Ａは、交流信号発生回路１１１とＬＣ共振回路１１２Ｓとの間の経路上を流れる回路電流Ｉ１を検出し、検出した回路電流Ｉ１の値を制御部１１４へ供給する。また、電流検出部１１３Ｂは、ＬＣ共振回路１１２Ｓと送電部１１０との間の経路上を流れる回路電流Ｉ２を検出し、検出した回路電流Ｉ２の値を制御部１１４へ供給する。このような電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂはそれぞれ、例えば、抵抗器を含むカレントトランス等を用いて構成されている。制御部１１４では、このようにして検出された回路電流Ｉ１，Ｉ２を用いて、前述した制御信号ＣＴＬにおける周波数制御を行うようになっている。

なお、ここでは、給電装置１内に２つの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂが設けられているが、例えば、これらの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂのうちの一方のみが設けられているようにしてもよい。すなわち、制御部１１４において、検出された回路電流Ｉ１，Ｉ２のうちの一方のみを用いて周波数制御を行うようにしてもよい。また、これらの電流検出部１１３Ａ，１１３Ｂは、回路電流Ｉ１，Ｉ２をアナログ値で検出するものでもよいし、あるいはデジタル値で検出するものであってもよい。アナログ値で検出する場合には、例えば制御部１１４内にデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）を設け、検出されたアナログ値からなる回路電流Ｉ１，Ｉ２をデジタル値に変換した後に周波数制御を行うようにすればよい。

（受電部２１０，ＬＣ共振回路２１２）
受電部２１０は、送電部１１０から伝送された（交流磁界から）電力を受け取るための受電コイルＬ２と、この受電コイルＬ２とともに前述したＬＣ共振回路２１２を形成するためのコンデンサＣ２とを有している。これらの受電コイルＬ２とコンデンサＣ２とは互いに電気的に直列接続されており、ＬＣ共振回路２１２は直列ＬＣ共振回路として機能するようになっている。具体的には、コンデンサＣ２の一端は整流回路２１１における一方の入力端子に接続され、他端はコイルＬ２の一端に接続され、コイルＬ２の他端は整流回路２１１における他方の入力端子に接続されている。

次いで、電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば図５に示したような時分割による給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃとの設定において、現在が給電期間Ｔｐとなっているのか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、現在が給電期間Ｔｐであると判断した場合（ステップＳ２０２：Ｙ）、次に電子機器２Ａ，２Ｂ（例えば図示しない電圧検出部）は、誘導起電力の平均値Ｖaveを測定して検知する（ステップＳ２０３）。なお、その後は、再びステップＳ２０２へと戻ることになる。

一方、現在が給電期間Ｔｐではない（通信期間Ｔｃである）と判断した場合（ステップＳ２０２：Ｎ）、次に電子機器２Ａ，２Ｂ（例えば受電部２１０）は、上記した通信を利用して、起電力値（Ｖave）の要求を給電装置１側へ送信する（ステップＳ２０４）。なお、その後は、再びステップＳ２０２へと戻ることになる。

すなわち、本変形例では、制御部１１４は、図８中に示した制御信号ＣＴＬのデューティ比制御（ステップＳ１１５〜Ｓ１２０）を行わず、前述したステップＳ１０１，Ｓ１０２の他には、周波数制御（ステップＳ１０３〜Ｓ１１４）のみを行う。なお、本変形例では、給電装置１と電子機器２Ａ，２Ｂとの間の相互の通信が行われない（通信期間Ｔｃが設けられていない）ことから、ここではステップＳ１０２において制御部１１４は、給電動作中か否かを判断することになる。また、このステップＳ１０２において給電動作中ではないと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎ）、再びステップＳ１０２に戻ることになる。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、
前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
直列ＬＣ共振回路と、
前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
給電装置。
（２）
前記制御部は、前記直列ＬＣ共振回路と前記並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた共振動作の際の共振周波数近傍の周波数領域において前記回路電流がより小さくなるように、前記周波数制御を行う
上記（１）に記載の給電装置。
（３）
前記回路電流が、前記共振周波数近傍の周波数領域において凹状の周波数特性を示しており、
前記制御部は、前記回路電流が略極小値となるように、前記周波数制御を行う
上記（２）に記載の給電装置。
（４）
前記制御信号における現在の周波数をｆ１、前記ｆ１から所定の周波数を減算した周波数をｆ０、前記ｆ１に対して前記所定の周波数を加算した周波数をｆ２、前記制御信号における周波数が前記ｆ０，ｆ１，ｆ２のときの前記回路電流をそれぞれＩ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）としたとき、
前記制御部は、前記Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）同士の相対的な大小関係に応じて前記ｆ１を随時更新していくことにより、前記周波数制御を行う
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の給電装置。
（５）
前記制御部は、
電子機器との間での通信を利用して、前記電子機器における起電力値の要求を受け取ると共に、
その起電力値の要求に応じて前記制御信号のデューティ比を制御する機能を更に有する
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の給電装置。
（６）
前記制御部は、
前記起電力値の減少要求を受け取ったときには、前記デューティ比を減少させる制御を行い、
前記起電力値の増加要求を受け取ったときには、前記デューティ比を増加させる制御を行う
上記（５）に記載の給電装置。
（７）
前記電子機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記電子機器との間で前記通信を行う通信期間とが、時分割に設定されている
上記（５）または（６）に記載の給電装置。
（８）
前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
前記制御部は、前記制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の給電装置。
（９）
前記回路電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部により検出された回路電流を用いて前記周波数制御を行う
上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の給電装置。
（１０）
１または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界を用いた送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
前記送電を行うための送電コイルと、
前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
直列ＬＣ共振回路と、
前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
給電システム。

Claims (10)

1. 磁界を用いた送電を行うための送電コイルと、
   前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
   直列ＬＣ共振回路と、
   前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
   所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
   給電装置。
2. 前記制御部は、前記直列ＬＣ共振回路と前記並列ＬＣ共振回路とを組み合わせた共振動作の際の共振周波数近傍の周波数領域において前記回路電流がより小さくなるように、前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
3. 前記回路電流が、前記共振周波数近傍の周波数領域において凹状の周波数特性を示しており、
   前記制御部は、前記回路電流が略極小値となるように、前記周波数制御を行う
   請求項２に記載の給電装置。
4. 前記制御信号における現在の周波数をｆ１、前記ｆ１から所定の周波数を減算した周波数をｆ０、前記ｆ１に対して前記所定の周波数を加算した周波数をｆ２、前記制御信号における周波数が前記ｆ０，ｆ１，ｆ２のときの前記回路電流をそれぞれＩ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）としたとき、
   前記制御部は、前記Ｉ（ｆ０），Ｉ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）同士の相対的な大小関係に応じて前記ｆ１を随時更新していくことにより、前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
5. 前記制御部は、
   電子機器との間での通信を利用して、前記電子機器における起電力値の要求を受け取ると共に、
   その起電力値の要求に応じて前記制御信号のデューティ比を制御する機能を更に有する
   請求項１に記載の給電装置。
6. 前記制御部は、
   前記起電力値の減少要求を受け取ったときには、前記デューティ比を減少させる制御を行い、
   前記起電力値の増加要求を受け取ったときには、前記デューティ比を増加させる制御を行う
   請求項５に記載の給電装置。
7. 前記電子機器に対して前記送電を行う給電期間と、前記電子機器との間で前記通信を行う通信期間とが、時分割に設定されている
   請求項５に記載の給電装置。
8. 前記交流信号発生部は、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
   前記制御部は、前記制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
   請求項１に記載の給電装置。
9. 前記回路電流を検出する電流検出部を備え、
   前記制御部は、前記電流検出部により検出された回路電流を用いて前記周波数制御を行う
   請求項１に記載の給電装置。
10. １または複数の電子機器と、
    前記電子機器に対して磁界を用いた送電を行う給電装置と
    を備え、
    前記給電装置は、
    前記送電を行うための送電コイルと、
    前記送電コイルを用いて構成された並列ＬＣ共振回路と、
    直列ＬＣ共振回路と、
    前記直列ＬＣ共振回路および前記並列ＬＣ共振回路へ向けて、前記送電を行うための交流信号を供給する交流信号発生部と、
    所定の制御信号を用いて前記交流信号発生部を制御する制御部と
    を有し、
    前記制御部は、前記送電の際に流れる回路電流がより小さくなるように、前記制御信号の周波数制御を行う
    給電システム。