JP2014093921A - Contactless charging device and contactless charging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無接点で電池内蔵機器や電池パックの充電を行う充電装置及びその充電方法に関する。 The present invention relates to a charging device that charges a battery built-in device or a battery pack without contact, and a charging method thereof.
送電コイルを内蔵する充電台に、受電コイルを内蔵する電池内蔵機器をセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法は開発されている(特許文献1参照)。 A contactless charging method has been developed in which a battery built-in device with a built-in power receiving coil is set on a charging stand with a built-in power transmitting coil, power is transferred from the power transmitting coil to the power receiving coil, and the battery of the battery built-in device is charged. (See Patent Document 1).
この無接点充電方法は、充電台の送電コイルと、電池内蔵機器の受電コイルとを電磁結合するように、電池内蔵機器を充電台にセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の内蔵電池を充電する。この充電方法は、コネクタを介して電池内蔵機器を充電台に接続する必要がなく、無接点方式で内蔵電池を便利に充電できる。 In this contactless charging method, the battery built-in device is set on the charging stand so that the power transmission coil of the charging stand and the power receiving coil of the battery built-in device are electromagnetically coupled, and power is transferred from the power transmitting coil to the power receiving coil. The built-in battery of the battery built-in device is charged with the electric power induced in the receiving coil. In this charging method, it is not necessary to connect the battery built-in device to the charging stand via the connector, and the built-in battery can be conveniently charged by a non-contact method.
この充電方法では、図39の模式図に示すように、クリップなどの金属製の異物FO(Foreign Object)が送電コイル4103と受電コイル4104の間に挿入されると、金属異物に誘導電流が流れてジュール熱で発熱する弊害がある。また、金属異物に誘導電流が流れて無駄に電力を消費するので、受電コイル4104で得られる電力が低減して充電台から効率よく電池を充電できなくなる欠点もある。この欠点を解消するために、特許文献1の充電台は、上面に縦横に並べて多数の温度センサを配置している。温度センサは、充電台に載せられた金属異物が発熱するのを検出する。この充電台は、上に金属製の金属異物を載せる状態で、送電コイルに交流電力を供給すると、金属異物に誘導電流が流れて発熱するので、この金属異物の発熱を、近くに配置している温度センサで検出する。
In this charging method, as shown in the schematic diagram of FIG. 39, when a metal foreign object FO (Foreign Object) such as a clip is inserted between the
しかしながら、異物の形状や材質などによって温度上昇は変化するため、単なる温度検出のみでは必ずしも異物を正確に検出できないことがあるという問題があった。特に近年は電池内蔵機器の高性能化、動作時間の長時間化のために、内蔵される二次電池の容量も大容量化する傾向にある。その一方で、充電時間の一層の短縮も求められており、結果として充電電流の高出力化が望まれている。しかし、この場合は送電コイルに通電される送電電流も大きくなるため、送電コイル自体のジュール熱による発熱量も大きくなる。このため、異物のみならず送電コイルの発熱も生じ、単なる発熱の検出のみでは、異物に起因するものか、あるいは送電電流の増大によるものなのかを判別することが困難となる。 However, since the temperature rise changes depending on the shape and material of the foreign matter, there is a problem that the foreign matter may not always be accurately detected only by simple temperature detection. In particular, in recent years, the capacity of built-in secondary batteries tends to increase in order to improve the performance of battery-embedded devices and increase the operating time. On the other hand, further shortening of the charging time is also demanded, and as a result, a higher output of the charging current is desired. However, in this case, the power transmission current supplied to the power transmission coil also increases, so the amount of heat generated by Joule heat in the power transmission coil itself also increases. For this reason, not only the foreign matter but also the heat generation of the power transmission coil occurs, and it is difficult to determine whether it is caused by the foreign matter or due to an increase in the power transmission current only by detecting the heat generation.
本発明は、従来のこのような問題点を解決することを目的になされたものである。本発明の主な目的は、無接点充電に際してより正確な異物検出を可能とした無接点充電装置及び無接点充電方法を提供することにある。 The present invention has been made for the purpose of solving the conventional problems. A main object of the present invention is to provide a non-contact charging apparatus and a non-contact charging method that enable more accurate foreign object detection during non-contact charging.
本発明に係る一の無接点充電装置によれば、充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、前記送電コイルの近傍に配置されて温度を検出するための第一温度検出手段とを備える無接点充電装置であって、さらに、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する異物検出手段を備えることができる。上記構成により、単なる温度の検出でなく、温度上昇の勾配に基づくことで、送電コイルの正常動作時の発熱と、異物挿入時の発熱とを区別できるので、特に高出力の無接点充電装置においても正確な異物検出が可能となる。 According to one non-contact charging apparatus according to the present invention, a power receiving coil built in a charging base electromagnetically coupled to a power receiving coil built in a battery built-in device placed on a charging base, A non-contact charging device provided with a first temperature detecting means arranged in the vicinity for detecting the temperature, and further, with respect to the time change of the temperature information detected at predetermined time intervals by the first temperature detecting means Based on this, it is possible to provide a foreign object detection means for determining whether or not a foreign object is placed on the charging stand. With the above configuration, it is possible to distinguish between heat generation during normal operation of the power transmission coil and heat generation during insertion of a foreign object by not only detecting the temperature but based on the gradient of temperature rise. However, accurate foreign object detection is possible.
また、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段で、前記送電コイルの温度を検出することができる。 According to another contactless charging apparatus of the present invention, the temperature of the power transmission coil can be detected by the first temperature detecting means.
さらに、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段で、異物の温度を検出することができる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the temperature of the foreign matter can be detected by the first temperature detecting means.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段によって検出された温度情報の時間変化に関する閾値と、該時間変化の演算に用いた検出時間間隔との組み合わせで構成されたパラメータを複数有しており、前記複数のパラメータの内、何れかのパラメータの条件に合致したことをもって異物検出を行うことができる。上記構成により、様々な異物を的確に検出できる。例えば温度上昇が早い異物は早期に検出でき、一方温度上昇の遅い異物については時間をかけて判定できるため、異なる種類の異物であっても精度よく検出できる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the foreign object detection means detects a threshold value related to a time change of the temperature information detected by the first temperature detection means and a calculation used to calculate the time change. There are a plurality of parameters configured in combination with a time interval, and foreign matter detection can be performed when a condition of any one of the plurality of parameters is met. With the above configuration, various foreign substances can be accurately detected. For example, foreign matters with a fast temperature rise can be detected early, while foreign matters with a slow temperature rise can be determined over time, so even different types of foreign matter can be accurately detected.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記複数のパラメータが、閾値を同じに設定しつつ、検出時間間隔を異ならせた複数のパラメータの組を含むことができる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the plurality of parameters can include a set of a plurality of parameters with different detection time intervals while setting the same threshold value.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、検出時間間隔を30秒以上に設定することができる。上記構成により、異物のある場合とない場合との差を明確にでき、正確な異物検出が期待できる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the detection time interval can be set to 30 seconds or more. With the above configuration, the difference between the case where foreign matter is present and the case where foreign matter is present can be clarified, and accurate foreign matter detection can be expected.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに前記第一温度検出手段と接続され、該第一温度検出手段で検出された温度に関する情報を第一遅延時間だけ遅延させる第一遅延回路と、該第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延させる第二遅延回路を備えており、前記異物検出手段は、前記第一遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第一時間変化を第一閾値と比較し、また前記第二遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第二時間変化を第二閾値と比較することができる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the first temperature detection unit is further connected to the first temperature detection unit, and delays information related to the temperature detected by the first temperature detection unit by a first delay time. A delay circuit and a second delay circuit that delays by a second delay time longer than the first delay time, and the foreign object detection means is obtained based on the temperature information delayed by the first delay circuit. The first time change can be compared with the first threshold, and the second time change obtained based on the temperature information delayed by the second delay circuit can be compared with the second threshold.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに、周囲の環境温度を測定する第二温度検出手段を備えており、前記異物検出手段は、前記第一温度検出手段で検出される前記送電コイルの温度と、前記第二温度検出手段で検出される環境温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電を開始するよう構成できる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the battery pack further includes second temperature detecting means for measuring an ambient environmental temperature, and the foreign object detecting means is detected by the first temperature detecting means. It can be configured to start charging by detecting that the difference between the temperature of the power transmission coil and the environmental temperature detected by the second temperature detecting means is within a predetermined range.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段を、前記送電コイルの最内周の内側に配置することができる。上記構成により、周囲温度に左右されることなく、送電コイルの温度を正確に検出できる。 Furthermore, according to another contactless charging device of the present invention, the first temperature detecting means can be arranged inside the innermost circumference of the power transmission coil. With the above configuration, the temperature of the power transmission coil can be accurately detected without being influenced by the ambient temperature.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記送電コイルを、移動可能とすることができる。上記構成により、一の第一温度検出手段でもって異なる位置の温度検出を行える。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the power transmission coil can be moved. With the above configuration, temperature detection at different positions can be performed by the first temperature detection means.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段を、NTCサーミスタで構成できる。上記構成により、精度よく温度を検出できる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, the first temperature detecting means can be constituted by an NTC thermistor. With the above configuration, the temperature can be detected with high accuracy.
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに、前記充電台の上面に、絶縁性の熱伝導シートを被覆することができる。上記構成により、熱伝導シートを通じて放熱が促進されるので、異物挿入による温度上昇を抑制することができる。 Furthermore, according to another contactless charging apparatus of the present invention, an insulating heat conductive sheet can be further coated on the upper surface of the charging stand. With the above configuration, heat dissipation is promoted through the heat conductive sheet, so that temperature rise due to insertion of foreign matter can be suppressed.
また、本発明の無接点充電方法によれば、充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、送電コイルの最内周の内側部分に配置された第一温度検出手段とを備える無接点充電装置を用いた無接点充電方法であって、前記送電コイルから受電コイルに向かって送電を行う工程と、前記送電コイルの温度を、第一温度検出手段で測定する工程と、前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する工程とを含むことができる。上記構成により、単なる温度の検出でなく、温度上昇の勾配に基づくことで、送電コイルの正常動作時の発熱と、異物挿入時の発熱とを区別できるので、特に高出力の無接点充電装置においても正確な異物検出が可能となる。 In addition, according to the contactless charging method of the present invention, the power receiving coil built in the battery built-in device placed on the charging stand, the power transmitting coil built in the charging base that can be electromagnetically coupled, and the innermost of the power transmitting coil A non-contact charging method using a non-contact charging device including a first temperature detecting means arranged in an inner part of the circumference, the step of transmitting power from the power transmission coil toward the power receiving coil; and The step of measuring the temperature with the first temperature detection means, and the foreign matter detection means places the foreign matter on the charging stand based on the time change of the temperature information detected at a predetermined time interval by the first temperature detection means. Determining whether it is placed. With the above configuration, it is possible to distinguish between heat generation during normal operation of the power transmission coil and heat generation during insertion of a foreign object by not only detecting the temperature but based on the gradient of temperature rise. However, accurate foreign object detection is possible.
さらに、本発明の他の無接点充電方法によれば、電流制御手段としては、前記異物検出手段によって温度上昇が早い異物が存在しないことを確認できるまで、充電電流を、所定値よりも低い制限電流で充電し、所定時間経過後に、所定の充電電流での充電を行うよう構成できる。上記構成により、当初から通常の充電電流で充電した場合に、温度上昇が早い異物が存在することによる急激な温度上昇が生じる事態を回避できる。 Furthermore, according to another contactless charging method of the present invention, as the current control means, the charging current is limited to a value lower than a predetermined value until it can be confirmed by the foreign matter detection means that there is no foreign matter whose temperature rises quickly. The battery can be charged with a current and charged with a predetermined charging current after a predetermined time has elapsed. With the above configuration, when charging is performed with a normal charging current from the beginning, it is possible to avoid a situation in which a rapid temperature increase occurs due to the presence of a foreign object whose temperature increases quickly.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための無接点充電装置及び無接点充電方法を例示するものであって、本発明は無接点充電装置及び無接点充電方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
(実施の形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a contactless charging apparatus and a contactless charging method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a contactless charging apparatus and a contactless charging method. Is not specified as below. In addition, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
(Embodiment 1)
図1〜図2に、本発明の実施の形態1に係る無接点充電装置として、無接点充電台1で電池内蔵機器2を充電する様子を示す。これらの図において、図1は実施の形態1に係る無接点充電装置に電池内蔵機器2を載置した状態を示すブロック図、図2は図1の状態で無接点充電装置と電池内蔵機器2との間に異物が介在される状態を示すブロック図を、それぞれ示している。これらの図に示す無接点充電台1は、充電台1の上に電池内蔵機器2を載せて、電池内蔵機器2の電池6を充電する状態を示している。
1 to 2 show a state of charging a battery built-in
無接点充電台1は、ケースの上面に、電池内蔵機器2を載せる上面プレート7を設けて、この上面プレート7の内側に送電コイル3を配置している。送電コイル3は、交流電源8を接続して、交流電源8をコントロール回路9で制御している。コントロール回路9は、電池内蔵機器2の伝送回路10から伝送される検出信号を受信回路11で検出して、検出する検出信号で、送電コイル3に供給する電力をコントロールしながら、電池内蔵機器2に電力搬送する。
In the
一方電池内蔵機器2は、電池6と、受電コイル4と、この受電コイル4に誘導される交流を直流に変換して電池を充電すると共に、電池の満充電を検出する充電制御回路15と、電池内蔵機器2が無接点充電台1にセットされて、送電コイル3のインダクタンスを増加させる変化量(ΔH)を閾値として記憶して、この閾値を無接点充電台1に伝送する伝送回路10とを備える。電池内蔵機器2は、充電される電池を電池パックとして、脱着自在に内蔵することもできる。
On the other hand, the battery built-in
この例では、携帯電話又は携帯電話用の電池パックを、無接点充電台で充電する例を説明するが、本発明の無接点充電装置は携帯電話やその電池パックに限定されるものでなく、他の電池内蔵機器にも適宜利用可能であることはいうまでもない。 In this example, an example of charging a mobile phone or a battery pack for a mobile phone with a contactless charging stand will be described, but the contactless charging device of the present invention is not limited to a mobile phone or its battery pack, Needless to say, the present invention can be appropriately used for other battery-equipped devices.
無接点充電台1は、検出コイルKのインダクタンスの変化量(ΔH)を検出して、検出するインダクタンスの変化量(ΔH)から、無接点充電台1に、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたかどうかを判定する異物検出回路12を備えている。図1の無接点充電台1は、送電コイル3を検出コイルKに併用して、上面プレート7に、電池内蔵機器2の近傍に金属異物5がセットされたことを判定する。ただ、本発明の無接点充電方法は、図2に示すように、送電コイル3を検出コイルKに併用することなく、異物検出専用の金属探知用コイル14を設けて、電池内蔵機器2の近傍に金属異物がセットされたことを検出することもできる。
The
無接点充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に電磁結合して、送電コイル3から受電コイル4に電力搬送する。電池内蔵機器2を上面プレート7の自由な位置にセットして、電池6を充電する無接点充電台1は、図3〜図4に示すように送電コイル3を受電コイル4に接近するように移動させる機構を内蔵することもできる。この無接点充電台1は、送電コイル3をケースの上面プレート7の下に配設して、上面プレート7に沿って移動させて受電コイル4に接近させる。ただし、充電台は、必ずしも送電コイルを受電コイルに接近させるように送電コイルを移動させる機構を内蔵する必要はなく、電池内蔵機器を充電台の定位置に配置して、送電コイルを受電コイルに接近する構造とすることもできる。
The non-contact charging stand 1 electromagnetically couples the
送電コイル3は、上面プレート7と平行な面で渦巻き状に巻いてなる平面コイルで、上面プレート7の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル3は、上面プレート7に略直交する交流磁束を上面プレート7の上方に放射する。送電コイル3は、交流電源8から交流電力が供給されて、上面プレート7の上方に交流磁束を放射する。送電コイル3は、受電コイル4の外径にほぼ等しくして、受電コイル4に効率よく電力搬送する。
The
交流電源8は、例えば20kHz〜1MHzの高周波電力を送電コイル3に供給する。送電コイル3を受電コイル4に接近するように移動させる無接点充電台1は、交流電源8を、可撓性のリード線を介して送電コイル3に接続している。交流電源8は、発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。
The
無接点充電台1は、送電コイル3を受電コイル4に接近させる状態であって、金属異物5がセットされない状態で、交流電源8から送電コイル3に交流電力を供給して電力搬送し、受電コイル4の近傍に金属異物5がセットされる状態では、電力搬送しない。送電コイル3の交流電力は、受電コイル4に電力搬送されて、電池6を充電する。無接点充電台1は、電池6が満充電されると、電池内蔵機器2から伝送される満充電信号で送電コイル3への電力供給を停止して、電池6の充電を停止する。
(異物検出回路12)
The
(Foreign matter detection circuit 12)
さらに充電台は、その上面に設けられた、充電を行うための充電面に異物が載置されたかどうかを検出するための異物検出手段として、異物検出回路12を備えている。このような異物検出回路12の構成例を図5に示す。この図に示す異物検出回路12は、送電コイル3と、この送電コイル3の近傍に配置されて温度を検出する第一温度検出手段30と接続されている。また異物検出回路12は、第一A/D変換器と、遅延回路と、制御部を備えている。この異物検出回路12は、第一温度検出手段30で送電コイル3や異物の温度を測定し、その温度上昇の程度に基づいて異物の有無を判定する。異物の有無の判定には、例えば温度の絶対値や、送電コイルから受電コイルに送出される電力の効率に基づいて行うこともできる。しかしながらこの方法では、定格出力が5Wといった比較的低電力においては有効であるものの、10W以上といった高い電力になると、送電コイルに通電される送電電流も大きくなることから送電コイルの発熱量も大きくなって、異物のない正常時においてもそれなりの発熱を伴うこととなって、温度の絶対値のみでは発熱の原因を区別し難くなる。また、送電電流が大きくなるため5Wと同じ基準での効率判定では、異物の急激かつ大きな温度上昇を引き起こすことが考えられる。
Further, the charging stand includes a foreign
一方、異物が存在する場合は、温度の絶対値が変化するのみならず、一定時間における温度上昇の割合も変化する。そこで、この温度上昇の勾配(以下「温度変化」と記す。)を調べることで、異物の有無判定を行う。この方法であれば、高出力で正常時において温度の絶対値が高い場合でも、異物の有無をより正確に検出できるようになる。
(閾値)
On the other hand, when there is a foreign substance, not only the absolute value of the temperature changes, but also the rate of temperature rise in a certain time changes. Therefore, the presence / absence of foreign matter is determined by examining the gradient of temperature rise (hereinafter referred to as “temperature change”). With this method, it is possible to more accurately detect the presence or absence of foreign matter even when the absolute value of the temperature is high during normal operation with high output.
(Threshold)
ここで第一温度検出手段で検出した送電コイルの温度変化及び異物温度の充電開始時からの時間変化を図6及び図7に、それぞれ示す。この例では、異物として15mm角のアルミニウム片を使用し、これを送電コイルの中心から一定距離離れた位置(0mm、5mm、10mm、15mm)に置いて、送電を開始させて充電を行った場合に、送電コイルの中心に配置したサーミスタで測定された温度変化を測定した。また温度変化は、変化時間Δt秒とした場合の、ある時間t0でT0℃、Δt秒経過後の時間t1=t0+Δtにおける温度をT1=T0+ΔTとすると、温度変化Δtは(T1−T0)/(t1−t0)=ΔT/Δtで表される。図6に示すように、異物がない、又は異物の設置位置が送電コイル中心から遠い程、温度変化の絶対値は低く、また時間変化も小さい。一方、異物が送電コイルの中心に近い位置に置かれると、温度変化の絶対値が高く、また時間変化も大きくなることが判る。このように、異物の置かれる位置によって温度の絶対値が異なること、及び温度変化に基づいて異物の判定を行うことが有効であることが判る。図6の例からは、異物の有無判定を行う閾値として、1℃前後を設定することで、異物の有無判定が可能であることが示唆された。この例では、閾値として1.26℃を設定した。 Here, the temperature change of the power transmission coil detected by the first temperature detection means and the time change from the start of charging the foreign object temperature are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. In this example, a 15 mm square piece of aluminum is used as a foreign object, placed at a position (0 mm, 5 mm, 10 mm, 15 mm) away from the center of the power transmission coil, and power transmission is started to perform charging. Next, the temperature change measured by the thermistor arranged at the center of the power transmission coil was measured. The temperature change is T 0 ° C at a certain time t 0 and the temperature at time t 1 = t 0 + Δt after a lapse of Δt seconds is T 1 = T 0 + ΔT, where T 1 = T 0 + ΔT. Is represented by (T 1 −T 0 ) / (t 1 −t 0 ) = ΔT / Δt. As shown in FIG. 6, the absolute value of the temperature change is lower and the time change is smaller as the foreign object is not present or the installation position of the foreign object is farther from the center of the power transmission coil. On the other hand, it can be seen that when the foreign object is placed at a position close to the center of the power transmission coil, the absolute value of the temperature change is high and the time change is also large. Thus, it can be seen that the absolute value of the temperature differs depending on the position where the foreign object is placed, and that it is effective to determine the foreign object based on the temperature change. The example in FIG. 6 suggests that the presence / absence determination of foreign matter can be performed by setting the threshold value for determining the presence / absence of foreign matter to about 1 ° C. In this example, 1.26 ° C. was set as the threshold value.
なお、閾値を一度超えると直ちに異物有りと判定する方法に限らず、一定の回数以上閾値を超えた場合に異物有りと判定するよう構成することもできる。これにより、ノイズ等の外乱で誤検出される事態を回避できる。この例では、累積して5回以上閾値を超えた場合に、異物検出回路12が異物を検出したと判定するようにしている。
(検出時間間隔)
The method is not limited to the method of immediately determining that there is a foreign object once the threshold value is exceeded, but may be configured to determine that there is a foreign material when the threshold value is exceeded a certain number of times. As a result, it is possible to avoid a situation in which it is erroneously detected due to a disturbance such as noise. In this example, it is determined that the foreign
(Detection time interval)
一方、温度変化の変化時間依存性を測定した結果を図8に示す。ここでは図6と同様、異物として15mm角のアルミニウム片を使用し、これを送電コイルの中心から15mm離れた位置に置いて充電した場合の充電開始から6分間の送電コイルの温度変化の変化時間依存性を測定した。図において異物がある場合を実線で、ない場合を破線で、それぞれ示している。また図中の実線は温度変化の最大値・最小値を、◇及び△は平均値をそれぞれ示す。この図に示すように、変化時間、すなわちサーミスタで温度を検出する時間間隔が長い程、変化量は大きくなる。また、30秒以下では異物の有り無しで温度変化が部分的に重複しており、誤検出が生じる。このため、最低でも30秒以上は検出時間間隔を確保する必要がある。好ましくは、異物の有無により温度変化の取り得る範囲が十分に離れた60秒の検出時間間隔でもって判定することが、異物検出の精度を高める点で好ましいといえる。
On the other hand, the result of measuring the change time dependency of the temperature change is shown in FIG. Here, as in FIG. 6, when a 15 mm square aluminum piece is used as a foreign object and placed at a
また、異物の有無判定を行う閾値の設定は、上述した検出時間間隔以外にも、第一温度検出手段を構成するサーミスタの個体差や、充電台における送電コイルと受電コイルとの距離等にも依存する。特に、充電対象物が保護カバーで被覆されている場合や充電台を後述する熱伝導シート20で被覆する場合は、高さ方向(Z方向)に送電コイルと受電コイルの距離が離間する。そこで、これらのばらつきを考慮しつつ、異物の誤検出を生じない適切な閾値を設定する。本願発明者が行った試験によれば、閾値として上記で設定した1.26℃を設定することで、無作為に抽出した複数のサンプルにおいて、異物を検出できることと、異物の無い状態を誤って異物有りと誤検出しないことを確認した(図9)。また充電台の高さ方向に0mm〜3mmの範囲で1mmずつ、送電コイルと受電コイルの間隔を変化させて同様の実験を行い、異物検出が可能であることと、異物の無い状態を誤って異物有りと誤検出しないことを確認した(図10)。
In addition to the detection time interval described above, the threshold value for determining the presence / absence of a foreign object is not limited to the individual difference of the thermistor constituting the first temperature detection means, the distance between the power transmission coil and the power reception coil in the charging stand, etc. Dependent. In particular, when the object to be charged is covered with a protective cover, or when the charging stand is covered with a heat
なお、温度変化の測定においては、必ずしも温度に換算する必要は無く、温度を表す情報を利用できる。例えば第一温度検出手段としてサーミスタを使用する場合は、サーミスタから得られた電圧値をA/D変換したデジタル値を、そのまま閾値の演算に用いてもよい。例えば、図6において、縦軸を温度変化に代えてデジタル値で表したグラフを、図11に示す。この場合は、閾値として温度の時間変化を示す1.26℃に代えて、デジタル値の10を設定することで、上記と同様の結果が得られる。
(複数の閾値)
In measuring the temperature change, it is not always necessary to convert to temperature, and information representing temperature can be used. For example, when a thermistor is used as the first temperature detecting means, a digital value obtained by A / D converting the voltage value obtained from the thermistor may be used as it is for the calculation of the threshold value. For example, in FIG. 6, a graph in which the vertical axis represents digital values instead of temperature changes is shown in FIG. In this case, the same result as described above can be obtained by setting a digital value of 10 instead of 1.26 ° C. indicating the time change of temperature as the threshold value.
(Multiple thresholds)
さらに閾値と検出時間間隔の組み合わせからなるパラメータは、複数設定することもできる。特に、異物の置かれた位置や異物の大きさ、材質等によっても、異物の温度上昇の程度は異なる。異物の置かれた位置を変化させた場合の温度上昇を測定した結果を図12及び図13に示す。これらの図においては、異物として上述した15mm角のアルミニウム片を使用し、これを図12においては送電コイルの中心に、図13においては送電コイルの中心から15mm離れた位置に配置して、検出時間間隔を20秒から10秒刻みで60秒まで変化させて、サーミスタで検出された温度変化と、温度の絶対値(異物温度)をそれぞれ測定している。また異物検出回路12が異物を検出して送電を停止したときの温度を、図14に示す。これらの図に示すように、異物の設置位置や検出時間間隔により温度変化は異なる。15mmの位置に設置した場合は検出時間間隔を50秒以上にしないと異物検出出来ないことが判る。
Furthermore, a plurality of parameters composed of combinations of threshold values and detection time intervals can be set. In particular, the degree of the temperature rise of the foreign matter varies depending on the position where the foreign matter is placed, the size and material of the foreign matter, and the like. The result of measuring the temperature rise when the position where the foreign object is placed is changed is shown in FIGS. In these figures, the 15 mm square aluminum piece described above is used as a foreign substance, and this is located at the center of the power transmission coil in FIG. 12 and at a
その一方、0mmの位置に設置した場合は検出時間間隔を30秒に設定した例が、最も低い温度(64.3℃)で充電が停止されている。検出時間間隔を60秒とした場合に比べ、約11%の温度低減が図られている。これらのことから、パラメータとして、上述した閾値1.26℃、検出時間間隔60秒に加え、閾値1.26℃、検出時間間隔30秒でも、異物判定を行わせることで、温度上昇が遅い異物は時間をかけて確実に検出し、一方温度上昇が早い異物はより短時間で検出することが可能となり、信頼性を高めることができる。また、このような検出時間間隔の変更は、サンプリング周期の変更のみで足り、ハードウェア的な変更や追加を要さず、容易に実装できる利点が得られる。 On the other hand, when it is installed at a position of 0 mm, charging is stopped at the lowest temperature (64.3 ° C.) in the example in which the detection time interval is set to 30 seconds. Compared with the case where the detection time interval is 60 seconds, the temperature is reduced by about 11%. For these reasons, as a parameter, in addition to the threshold value of 1.26 ° C. and the detection time interval of 60 seconds, the foreign matter determination is performed even at the threshold value of 1.26 ° C. and the detection time interval of 30 seconds. Can be reliably detected over time, while a foreign substance whose temperature rises quickly can be detected in a shorter time, and reliability can be improved. Further, such a change in the detection time interval is sufficient only by changing the sampling period, and there is an advantage that it can be easily implemented without requiring hardware change or addition.
また、このように複数のパラメータを設定して、何れかのパラメータすなわち条件に合致すれば異物と検出するようにすれば、複数の異なる異物や位置、材質等の異なる条件に応じて、適切な条件を設定できるので、異物の検出精度を向上できる。また、この例では、閾値を一定値としながら検出時間間隔を異ならせたパラメータの組を設定したが、逆に検出時間間隔を一定値としながら閾値を異ならせたパラメータの組を設定したり、あるいは閾値と検出時間間隔の双方を異ならせたパラメータの組を設定することもできる。さらにパラメータの数も、2組とする他、3組以上設定することも可能である。
(遅延回路)
In addition, if a plurality of parameters are set in this way and a foreign object is detected if any of the parameters, that is, the conditions are met, an appropriate value is set according to different conditions such as a plurality of different foreign objects, positions, and materials. Since the conditions can be set, the foreign object detection accuracy can be improved. Also, in this example, a set of parameters with different detection time intervals while setting the threshold value constant is set, but conversely, a set of parameters with different threshold values while setting the detection time interval constant, Alternatively, a set of parameters in which both the threshold value and the detection time interval are different can be set. Further, the number of parameters can be set to two sets, or three or more sets.
(Delay circuit)
図5に戻って、無接点充電装置の構成を説明する。遅延回路は、温度変化を演算するために、現在の温度値よりも所定時間以前の温度値(遅延温度)を取得するために設けられる。ここでは、第一A/D変換器の出力側に遅延回路を設けており、第一A/D変換器から出力された温度情報を、所定時間経過保持して、制御回路に出力する。このような遅延回路を複数設けることで、複数の時間パラメータを設定できる(詳細は後述)。図5の例では、第一遅延回路から出力される出力は、第一時間だけ遅延される。また、第一遅延回路と並列接続された第二遅延回路の出力は、第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延されて出力される。
(制御部)
Returning to FIG. 5, the configuration of the contactless charging apparatus will be described. The delay circuit is provided to acquire a temperature value (delay temperature) before a predetermined time from the current temperature value in order to calculate a temperature change. Here, a delay circuit is provided on the output side of the first A / D converter, and the temperature information output from the first A / D converter is held for a predetermined time and output to the control circuit. By providing a plurality of such delay circuits, a plurality of time parameters can be set (details will be described later). In the example of FIG. 5, the output output from the first delay circuit is delayed by a first time. The output of the second delay circuit connected in parallel with the first delay circuit is output after being delayed by a second delay time longer than the first delay time.
(Control part)
制御部は、第一A/D変換器からの出力、すなわちリアルタイムの温度情報と、第一遅延回路からの出力、すなわち第一遅延時間経過後の温度情報を取得する。また第二遅延回路を設ける場合は、さらに第二遅延時間経過後の温度情報を取得する。これに基づいて、第一遅延時間(及び第二遅延時間)における第一温度変化(及び第二温度変化)を取得できる。さらに制御部は、この第一温度変化を、異物の有無を判定するための基準値として予め設定された第一閾値と比較する。第一温度変化が第一閾値よりも大きい場合は、温度変化が大きく異物があると判定し、小さい場合は異物無しと判定する。なお制御部が、異物があると判定した場合の処理としては、充電停止や、充電電流の低減といった所定の処理を行う。また制御部は、予め設定された第一閾値等の所定値を保持する不揮発性メモリを備える。
(コイル移動機構16)
The control unit acquires an output from the first A / D converter, that is, real-time temperature information, and an output from the first delay circuit, that is, temperature information after the first delay time has elapsed. Further, when the second delay circuit is provided, temperature information after the second delay time has elapsed is acquired. Based on this, the first temperature change (and second temperature change) in the first delay time (and second delay time) can be acquired. Furthermore, the control unit compares the first temperature change with a first threshold value set in advance as a reference value for determining the presence or absence of foreign matter. When the first temperature change is larger than the first threshold, it is determined that the temperature change is large and there is a foreign object, and when it is small, it is determined that there is no foreign object. In addition, as a process when a control part determines with there being a foreign material, predetermined processes, such as charge stop and reduction of a charging current, are performed. In addition, the control unit includes a nonvolatile memory that holds a predetermined value such as a preset first threshold value.
(Coil moving mechanism 16)
送電コイル3は、コイル移動機構16で受電コイル4に接近するように移動される。送電コイルの移動機構の一例を、図3、図4に示す。この図に示すコイル移動機構16は、送電コイル3を、上面プレート7に沿って、X軸方向とY軸方向に移動させて受電コイル4に接近させる。図のコイル移動機構16は、位置検出制御器で制御されるサーボモータ17でねじ棒18を回転して、ねじ棒18にねじ込んでいるナット材41を移動して、送電コイル3を受電コイル4に接近させる。サーボモータ17は、送電コイル3をX軸方向に移動させるX軸サーボモータ17Aと、Y軸方向に移動させるY軸サーボモータ17Bとを備える。ねじ棒18は、送電コイル3をX軸方向に移動させる一対のX軸ねじ棒18Aと、送電コイル3をY軸方向に移動させるY軸ねじ棒18Bとを備える。一対のX軸ねじ棒18Aは、互いに平行に配設されて、ベルト19に駆動されてX軸サーボモータ17Aで一緒に回転される。ナット材41は、各々のX軸ねじ棒18Aにねじ込んでいる一対のX軸ナット材と、Y軸ねじ棒18Bにねじ込んでいるY軸ナット材からなる。Y軸ねじ棒18Bは、その両端を一対のX軸ナット材に回転できるように連結している。送電コイル3はY軸ナット材に連結している。
The
さらに、図に示すコイル移動機構16は、送電コイル3を水平な姿勢でY軸方向に移動させるために、Y軸ねじ棒18Bと平行にガイドロッド42を配設している。ガイドロッド42は、両端を一対のX軸ナット材に連結しており、一対のX軸ナット材と一緒に移動する。ガイドロッド42は、送電コイル3に連結されるガイド部を貫通しており、送電コイル3をガイドロッド42に沿ってY軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル3は、互いに平行に配設されるY軸ねじ棒18Bとガイドロッド42に沿って移動するY軸ナット材とガイド部を介して、水平な姿勢でY軸方向に移動する。
Furthermore, the
このコイル移動機構16は、X軸サーボモータ17AがX軸ねじ棒18Aを回転させると、一対のX軸ナット材がX軸ねじ棒18Aに沿って移動して、Y軸ねじ棒18Bとガイドロッド42をX軸方向に移動させる。Y軸サーボモータ17BがY軸ねじ棒18Bを回転させると、Y軸ナット材がY軸ねじ棒18Bに沿って移動して、送電コイル3をY軸方向に移動させる。このとき、送電コイル3に連結されたガイド部は、ガイドロッド42に沿って移動して、送電コイル3を水平な姿勢でY軸方向に移動させる。したがって、X軸サーボモータ17AとY軸サーボモータ17Bの回転を位置検出制御器で制御して、送電コイル3をX軸方向とY軸方向に移動できる。ただ本発明の充電台は、コイル移動機構を以上の構成に特定するものでなく、コイル移動機構には、送電コイルをX軸方向とY軸方向に移動できる全ての機構を利用できる。
In the
以上の例では、充電面のXY方向に沿って、上面プレート7の裏面側で送電コイル3を移動させている。ただ、本発明は送電コイルのXY方向への移動に限定するものでなく、X方向のみ、Y方向のみの移動機構としてもよい。また本発明は送電コイルを移動式とする例に限らず、固定式とすることもできる。この場合は、送電コイルの位置に電池内蔵機器の受電コイルを位置決めできるようなガイド機構を設けることが好ましい。例えば、図15に示す例では、充電面の周囲にガイド壁1501を設け、この内部に電池内蔵機器2が収納されて位置決めされるように構成している。
(第一温度検出手段30)
In the above example, the
(First temperature detection means 30)
図5に示す第一温度検出手段30は、送電コイル3の温度を検出し、第一A/D変換器21でデジタル値にA/D変換した後、制御部24に送出する。制御部24は、送電コイル3の温度変化及び温度上昇に基づいて、異物の有無を判定する。図16に示すように金属物などの異物FOが、無接点充電台の送電コイル3と電池内蔵機器の受電コイル4との間に介在される場合、これを検知して、必要に応じて充電を中断したり、ユーザに対して警告メッセージを発するなどして異物の存在を告知し、除去するように促すことができる。第一温度検出手段30は、例えばNTCサーミスタが好適に利用できる。また、これに代えてPTCサーミスタや熱電対など、既知の温度検出が可能なセンサを適宜利用できる。この例ではNTCサーミスタを利用している。NTCサーミスタはPTCサーミスタよりも精度が高く、好ましい。
The first temperature detection means 30 shown in FIG. 5 detects the temperature of the
第一温度検出手段30は、好ましくは送電コイル3の最内周の内側に配置する。図17に、このような第一温度検出手段30としてサーミスタを、送電コイル3の中心部分、すなわち芯の部分に配置した例を示す。これによって、送電コイルのデッドスペースを有効利用できると共に、環境温度と隔離された送電コイルの温度を正確に検出できる。また、送電コイルを移動式としても、送電コイルと共にサーミスタも移動されるため、一のサーミスタでもって送電コイルの温度を確実に検出できる。また、異物の置かれた位置によっては、異物の温度検出にも兼用できる。特に、異物はどの位置に載置されるか特定できないため、その温度を検出しようとすれば充電面の全面にサーミスタを配置する必要が生じ、回路が複雑化してコストも高騰する。これに対し送電コイルと共にサーミスタを移動させる方式であれば、異なる位置に異物が置かれた場合にも対応できる。特に、送電コイルから十分離れた位置に異物が置かれた場合は、渦電流損による発熱量も少なくなり、実用上問題ない場合も多い。いいかえると、送電コイルの近傍に設けられたサーミスタで、異物の温度が検知できないような位置に置かれている異物については、無視することも可能である。
(第二サーミスタ)
The first temperature detection means 30 is preferably arranged inside the innermost circumference of the
(Second thermistor)
その一方で、送電コイルの中心に置かれた第一温度検出手段のみでは、異物の温度を検出し難くなるため、例えば送電コイルの外側に、異物温度検出用のサーミスタを配置してもよい。この場合でも、例えば図18に示すように送電コイルを移動させるステージ上に第二温度検出手段432として第二サーミスタを配置することで、同様に送電コイルと共に第二サーミスタも移動させて、一の第二サーミスタでもって様々な位置に置かれた異物の温度検出に対応できる。
(異物検出のフローチャート)
On the other hand, since it becomes difficult to detect the temperature of the foreign matter only with the first temperature detection means placed at the center of the power transmission coil, for example, a thermistor for detecting the temperature of the foreign matter may be disposed outside the power transmission coil. Even in this case, for example, by arranging the second thermistor as the second temperature detecting means 432 on the stage for moving the power transmission coil as shown in FIG. 18, the second thermistor is also moved together with the power transmission coil. The second thermistor can cope with temperature detection of foreign matters placed at various positions.
(Foreign matter detection flowchart)
次に、異物検出回路12で異物の有無を検出しながら充電を行う動作の流れを、図19のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、異物の有無を判定するための基準値として、予め第一閾値を設定しておく。
Next, the flow of the operation of charging while detecting the presence / absence of a foreign substance by the foreign
まずステップS1901で、充電を開始するため、送電コイルから受電コイルへの送電を開始する。次にステップS1902で、一定時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図5に示すサーミスタのA/D変換値と、第一遅延回路による第一時間経過後の値との第一差分値、すなわち現在から第一時間前の温度変化を演算する。 First, in step S1901, power transmission from the power transmission coil to the power reception coil is started to start charging. Next, in step S1902, the temperature rise after a certain time has elapsed is measured. Here, the first difference value between the A / D conversion value of the thermistor shown in FIG. 5 and the value after the first time elapses by the first delay circuit, that is, the temperature change before the first time from the present is calculated.
そしてステップS1903で、この第一差分値と第一閾値とを比較する。これによって、異物検出回路12は異物の有無を判定する。すなわち、第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、第一差分値が第一閾値よりも小さい場合は、異物がないと判定する。ここでは、ステップS1903において第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、ステップS1904に進み、充電を停止して終了する。一方、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップS1902に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、異物検出回路12は、送電コイルの温度変化に基づいて異物の有無を判定できる。
(実施の形態2)
In step S1903, the first difference value is compared with the first threshold value. Thereby, the foreign
(Embodiment 2)
以上の方法では、送電コイルの温度変化に基づいて異物の有無を判定している。ただ、送電コイルの温度上昇は、異物を構成する材質の種別や、この異物の置かれた位置などによっても変化する。そこで、異物検出回路に異物の有無を検出する閾値を複数持たせることで、より正確な異物検出を図ることができる。このような例を図20のフローチャートに基づいて説明する。 In the above method, the presence or absence of a foreign object is determined based on the temperature change of the power transmission coil. However, the temperature rise of the power transmission coil also varies depending on the type of material constituting the foreign matter, the position where the foreign matter is placed, and the like. Therefore, by providing the foreign object detection circuit with a plurality of threshold values for detecting the presence or absence of foreign objects, more accurate foreign object detection can be achieved. Such an example will be described based on the flowchart of FIG.
まずステップS2001で、充電開始する。次にステップS2002で、一定時間、ここでは第一時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図5に示すサーミスタのA/D変換値と、第一遅延回路による第一時間経過後の値との第一差分値を演算する。さらにステップS2003で、この第一差分値と第一閾値とを比較する。この結果、第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップS2004に進み、充電停止して終了する。ここまでの動作は図20と同様である。 First, in step S2001, charging is started. Next, in step S2002, a temperature increase after a lapse of a fixed time, here, the first time is measured. Here, the first difference value between the A / D conversion value of the thermistor shown in FIG. 5 and the value after the first time has elapsed by the first delay circuit is calculated. In step S2003, the first difference value is compared with the first threshold value. As a result, when the first difference value is larger than the first threshold value, it is determined that there is a foreign object, the process proceeds to step S2004, charging is stopped, and the process ends. The operations so far are the same as those in FIG.
次に、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップS2005に進み、第一時間よりも長い第二時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図5に示すサーミスタのA/D変換値と、第二遅延回路による第二時間経過後の値との第二差分値を演算する。さらにステップS2006に進み、この第二差分値と第二閾値とを比較する。この結果、第二差分値が第二閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップS2007に進み、充電停止して終了する。一方、第二差分値が第二閾値よりも大きくない場合は、ステップS2002に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、異物検出回路は、第一閾値では検出できなかった異物も、第二閾値でもって検出することができるので、二段階の検出によって異物の検出精度を高めることができる。 Next, when the first difference value is not larger than the first threshold value, the process proceeds to step S2005, and the temperature rise after the elapse of the second time longer than the first time is measured. Here, the second difference value between the A / D conversion value of the thermistor shown in FIG. 5 and the value after the second time has elapsed by the second delay circuit is calculated. In step S2006, the second difference value is compared with the second threshold value. As a result, when the second difference value is larger than the second threshold value, it is determined that there is a foreign object, the process proceeds to step S2007, charging is stopped, and the process ends. On the other hand, if the second difference value is not greater than the second threshold value, the process returns to step S2002 and the above process is repeated. In this way, the foreign object detection circuit can detect the foreign object that could not be detected with the first threshold value with the second threshold value, so that the detection accuracy of the foreign object can be increased by two-stage detection.
また、以上の例では閾値を2つ設定する例を説明したが、3つ以上の閾値を設定することも可能であることはいうまでもない。
(変形例)
Moreover, although the example which sets two threshold values was demonstrated in the above example, it cannot be overemphasized that three or more threshold values can also be set.
(Modification)
さらに以上の例では、異物の検出時に充電停止する場合を説明したが、この方法に限らず、送電電力を低下させて充電を継続させることもできる。これにより、電池内蔵機器の充電ができなくなる事態を回避し、異物があっても時間をかけて充電させることが可能となる。このような例を変形例として、図21のフローチャートに基づき説明する。ここでは、ステップS2101で送電コイルから送電する電力を第一電力値に設定して、充電を開始する。次にステップS2102で、第一時間経過後の温度上昇を測定し、第一差分値を演算する。さらにステップS2103で、第一差分値と第一閾値とを比較し、大きい場合は異物が存在すると判定して、ステップS2104に進み、送電コイルの送電電力を一定量低減する。ここでは、第一電力値よりも低い第二電力値に切り替える。そしてステップS2102に戻って上記の動作を繰り返す。 Further, in the above example, the case where charging is stopped when a foreign object is detected has been described. However, the present invention is not limited to this method, and charging can be continued by reducing transmitted power. As a result, it is possible to avoid a situation in which the battery built-in device cannot be charged, and to charge over time even if there is a foreign object. Such an example will be described as a modification based on the flowchart of FIG. Here, the power transmitted from the power transmission coil in step S2101 is set to the first power value, and charging is started. Next, in step S2102, the temperature rise after the elapse of the first time is measured, and the first difference value is calculated. Further, in step S2103, the first difference value is compared with the first threshold value. If it is larger, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S2104 to reduce the transmitted power of the power transmission coil by a certain amount. Here, it switches to the 2nd electric power value lower than the 1st electric power value. Then, the process returns to step S2102, and the above operation is repeated.
一方、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップS2105に進み、第二時間経過後の温度上昇を測定し、第二差分値を演算する。さらにステップS2106に進み、この第二差分値と第二閾値とを比較し、大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップS2107に進む。ここでは、ステップS2104と同様に送電電力を一定量低減させて送電を継続すると共に、ステップS2102に戻って上記の動作を繰り返す。なお、送電電力の低減量はステップS2104と同じ量に限られず、第二閾値に応じた異なる値とすることもできる。 On the other hand, if the first difference value is not larger than the first threshold value, the process proceeds to step S2105, the temperature rise after the second time has elapsed is measured, and the second difference value is calculated. In step S2106, the second difference value is compared with the second threshold value. If the second difference value is larger, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S2107. Here, similarly to step S2104, the transmission power is reduced by a certain amount to continue the power transmission, and the process returns to step S2102 to repeat the above operation. Note that the amount of transmission power reduction is not limited to the same amount as in step S2104, and may be a different value according to the second threshold.
一方、第二差分値が第二閾値よりも大きくない場合は、ステップS2102に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、充電を停止することなく、電力量を低減させることで異物による温度上昇を抑制して、安全に充電を継続させることができる。 On the other hand, if the second difference value is not greater than the second threshold value, the process returns to step S2102 and the above process is repeated. In this way, it is possible to safely continue the charging by suppressing the temperature rise due to the foreign matter by reducing the electric energy without stopping the charging.
また、送電電力値の増減に代えて、送電電流や充電電流、充電電圧等を調整することも可能である。
(実施の形態3)
Moreover, it is also possible to adjust the transmission current, the charging current, the charging voltage, etc., instead of increasing or decreasing the transmission power value.
(Embodiment 3)
上述の通りサーミスタ等の第一温度検出手段により異物の存在を検出できる。しかしながら、異物の大きさや位置によっては、サーミスタで異物を検出した時点で例えば異物の温度が80℃以上の高温となることがあり、好ましくない。そこで、図23の模式断面図に示すように、送電コイルと受電コイルの聞に絶縁性の熱伝導シート20を配置してもよい。このような例を実施の形態3として図24に示す。
(熱伝導シート20)
As described above, the presence of foreign matter can be detected by the first temperature detecting means such as a thermistor. However, depending on the size and position of the foreign matter, when the foreign matter is detected by the thermistor, for example, the temperature of the foreign matter may become as high as 80 ° C. or higher, which is not preferable. Therefore, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 23, an insulating heat
(Thermal conductive sheet 20)
図24に示す無接点充電台は、充電面の上面に熱伝導シート20を配置している。これによって、図23の模式断面図に示すように、熱伝導シート20の全面を放熱面とでき、異物の温度上昇や急激な温度変化を抑制できる。このような熱伝導シート20には、絶縁性を備えつつも熱伝導性に優れた樹脂等が利用できる。例えばポリカーボネート樹脂に熱伝導性フィラーを分散させたものや、シリコーン樹脂等が利用できる。また熱伝導シート20は、熱伝導率を高めることが好ましく、例えば1.0W/m・K以上とする。さらに熱伝導シート20は、厚さを薄くすることが好ましい。これにより、充電面と、その上に載置された電池内蔵機器との間隔が広くなって充電効率が低下する事態を抑制できる。
The contactless charging stand shown in FIG. 24 has a heat
ここで熱伝導シートの有無による時間に対する温度変化と、異物の温度を示すグラフを、図25に示す。このグラフにおいて、細線は温度変化を示しており、左側の縦軸が対応する。また太線は異物の温度を示しており、右側の縦軸が対応する。図25に示すように、熱伝導シート20を配置することで、温度変化が小さく、また温度上昇の勾配も緩やかになり、さらに異物の温度上昇を抑制できることが確認された。加えて、熱伝導シート20を使用することで、より低温での充電停止が可能となる。この例では、熱伝導シート20がある場合は58.1℃で充電が停止され、熱伝導シートがない場合の72.1℃と比較して約20%低減できた。
(実施の形態4)
FIG. 25 shows a graph showing the temperature change with time depending on the presence or absence of the heat conductive sheet and the temperature of the foreign matter. In this graph, the thin line indicates the temperature change, and the left vertical axis corresponds. The thick line indicates the temperature of the foreign matter, and the right vertical axis corresponds to it. As shown in FIG. 25, it was confirmed that by arranging the heat
(Embodiment 4)
以上の例では、第一温度検出手段で送電コイルや異物の温度を検出して、温度変化に基づいて異物検出を行っている。ただ、本発明はこれに加えて、周囲温度も検出することで、異物の有無や充電の適否等を判定する閾値を、周囲温度に応じて変化させることもできる。異物の有無を検出するために送電台に温度センサを設置して、異物の温度を測定する方法は知られているが(特許文献2〜4)、これらの技術では送電コイル近傍に設置された温度センサのみで温度を検知しているため、充電中に周辺温度が変化する場合や、連続充電によって温度センサの初期値が通常と異なる場合などでは、誤検知となったり検知不能となることがあった。本願発明者が行った試験によれば、周囲温度が0.5℃/min上昇した場合、温度変化に基づく判定では異物を検出できないことがあった(図26)。図26においては、15mm角のアルミニウム片を15mmの位置に設置した条件で、異物があるにもかかわらず閾値(10)以下のため異物が無いと判定されてしまった。その一方で周囲温度が0.5℃/min降下した場合は、逆に異物がない場合でも図27に示すように閾値(10)を超えて異物ありと誤検出してしまうことがあった。そこで、周囲温度を検出して、第一温度検出手段で検出された温度を補正することで、周囲温度に変化のない場合と同様の異物検出を可能とできる(図28)。この例では、閾値を図6の例と変更することなく、正確な異物検出が可能となる。このようにして、周囲温度の変化によって異物を誤検知することを抑制できる。
(第二温度検出手段432)
In the above example, the temperature of the power transmission coil or the foreign object is detected by the first temperature detecting means, and the foreign object is detected based on the temperature change. However, in addition to this, the present invention can also detect the ambient temperature, thereby changing the threshold for determining the presence or absence of foreign matter, suitability for charging, and the like according to the ambient temperature. In order to detect the presence or absence of a foreign object, a method for measuring the temperature of the foreign object by installing a temperature sensor on the power transmission stand is known (
(Second temperature detection means 432)
周囲温度の検出機能を備えた例を実施の形態4として、図29のブロック図に示す。図29に示す無接点充電装置は、第一温度検出手段430や異物検出回路412、送電コイル403などを備える。また異物検出回路412は第一A/D変換器421、第一遅延回路422、第二遅延回路423、制御部424等で構成される。これらの部材は図5と同様のものが利用でき、詳細説明を省略する。またこの無接点充電装置は、第二温度検出手段432を備えており、第二A/D変換器425を介して制御部424と接続されている。
(第二温度検出手段432)
An example having an ambient temperature detection function is shown in a block diagram of FIG. 29 as a fourth embodiment. The contactless charging apparatus shown in FIG. 29 includes first temperature detection means 430, a foreign
(Second temperature detection means 432)
この構成においては、送電コイル等の温度に影響されずに、周囲温度を正確に測定することが望ましい。このため無接点充電台は、図29に示すように、第一温度検出手段とは別に、周囲の温度を測定するための第二温度検出手段432を備える。第二温度検出手段432は、例えば図18の平面図に示すように、送電コイル403から離間した位置に設ける。これによって、送電コイル403の温度の影響を受けずに、周囲温度を正確に検出できる。第二温度検出手段432にも、第一温度検出手段430と同様、サーミスタや熱電対等が利用できる。この第二温度検出手段432は、周囲温度を検出する周囲温度センサとして機能する。
In this configuration, it is desirable to accurately measure the ambient temperature without being affected by the temperature of the power transmission coil or the like. For this reason, as shown in FIG. 29, the contactless charging stand includes second temperature detection means 432 for measuring the ambient temperature separately from the first temperature detection means. For example, as shown in the plan view of FIG. 18, the second
さらに第二温度検出手段は、コイル移動機構によって送電コイルと共に移動するステージ上でなく、固定位置に複数個設けることもできる。この場合、第二温度センサは、充電台の筐体内で、送電コイルや送電回路の発熱による影響を最も受け難い、いいかえると発熱源から離れた位置に設置する。そして、コイル移動機構で移動する送電コイルの位置に応じて、複数の第二温度検出手段の内で、送電コイルから最も離れた位置に設置された第二温度検出手段の値を、周囲温度の検出に利用する。この第二温度検出手段で検出された周囲温度を基準値として選択し、送電コイル側の第一温度検出手段で検出された送電コイル温度を補正することにより、より精度の高い異物検知が可能となる。 Furthermore, a plurality of second temperature detecting means can be provided at a fixed position, not on the stage that moves with the power transmission coil by the coil moving mechanism. In this case, the second temperature sensor is most unlikely to be affected by the heat generation of the power transmission coil or the power transmission circuit in the casing of the charging stand. In other words, the second temperature sensor is installed at a position away from the heat generation source. And according to the position of the power transmission coil that moves by the coil moving mechanism, the value of the second temperature detection means installed at the position farthest from the power transmission coil among the plurality of second temperature detection means is set to the ambient temperature. Used for detection. By selecting the ambient temperature detected by the second temperature detection means as a reference value and correcting the power transmission coil temperature detected by the first temperature detection means on the power transmission coil side, more accurate foreign object detection is possible. Become.
第二温度検出手段は、送電コイルの移動領域から外れた部位に配置することが好ましい。このような第二温度検出手段の配置例を、図30の平面図に示す。ここでは、無接点充電台1Bの内、発熱源となる送電回路403Bとは反対側の隅部に、第二温度検出手段432BとしてNTCサーミスタを2個、設けている。また長手方向の端縁に限らず、例えば図31の平面図に示す無接点充電台1Cのように、短手方向の隅部に第二温度検出手段432Cを設けることもできる。各第二温度検出手段は、離間して設けることが好ましい。これにより、送電コイルの位置に応じて、この送電コイルから遠い位置にある適切な第二温度検出手段を選択し易くできる。また、いずれの第二温度検出手段を使用するかは、異物検出回路412の制御部などで行われる。
It is preferable to arrange | position a 2nd temperature detection means in the site | part which remove | deviated from the movement area | region of the power transmission coil. An example of the arrangement of such second temperature detection means is shown in the plan view of FIG. Here, two NTC thermistors are provided as the second temperature detecting means 432B at the corner opposite to the
異物検出回路は、第一温度検出手段で検出される送電コイルの温度と、第二温度検出手段で検出される周囲温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電の開始を許可する。言い換えると、周囲温度と送電コイル温度の差が、所定の範囲内に収まるまでは、充電を開始しない。このようにすることで、温度の正確な検出に基づいて、正確な充電制御が実現できる。 The foreign object detection circuit detects that the difference between the temperature of the power transmission coil detected by the first temperature detection means and the ambient temperature detected by the second temperature detection means is within a predetermined range, and performs charging. Allow to start. In other words, charging is not started until the difference between the ambient temperature and the power transmission coil temperature falls within a predetermined range. By doing in this way, exact charge control is realizable based on exact detection of temperature.
周囲温度と送電コイルの温度差が大きい場合に、異物検出が正しく行われないことを確認するために、15mm角の鉄片を0mmの位置に設置して充電した場合の送電コイル及び周囲温度と異物温度の時間変化を測定した結果を図32のグラフに示す。この図において、周囲温度は40℃とし、この周囲温度と送電コイルとの温度差が1.5℃の場合、2.2℃の場合のそれぞれについて、温度変化を左の縦軸に、異物の温度を右の縦軸に、それぞれ示している。この図に示すように、周囲温度と送電コイルとの温度差が2.2℃で充電を開始した場合は、サーミスタの変化量が閾値に達せず、充電が停止しなかった。一方、周囲温度と送電コイルとの温度差が1.5℃で充電を開始した場合は、温度変化が閾値1.26℃に達して異物有りと判定され、充電が停止された。このことから、周囲温度と送電コイル温度との温度差は2.2℃未満、好ましくは2℃以下とし、この条件に達するまでは充電を開始しないように異物検出回路412は制御する。
(実施の形態5)
When the temperature difference between the ambient temperature and the power transmission coil is large, the power transmission coil, ambient temperature, and foreign material when a 15 mm square iron piece is installed at the 0 mm position and charged to confirm that foreign matter detection is not performed correctly. The graph of FIG. 32 shows the results of measuring the change in temperature over time. In this figure, the ambient temperature is 40 ° C., and when the temperature difference between the ambient temperature and the power transmission coil is 1.5 ° C. and 2.2 ° C., the temperature change is plotted on the left vertical axis, The temperature is shown on the right vertical axis. As shown in this figure, when charging started when the temperature difference between the ambient temperature and the power transmission coil was 2.2 ° C., the amount of change in the thermistor did not reach the threshold value, and charging did not stop. On the other hand, when charging started when the temperature difference between the ambient temperature and the power transmission coil was 1.5 ° C., the temperature change reached the threshold of 1.26 ° C., and it was determined that there was a foreign object, and charging was stopped. Therefore, the temperature difference between the ambient temperature and the power transmission coil temperature is set to less than 2.2 ° C., preferably 2 ° C. or less, and the foreign
(Embodiment 5)
このような周囲温度の変化を考慮して異物検出しながら充電を行う動作のフローチャートを、図33に示す。まずステップS3501で、第一温度検出手段で検出したコイル温度と第二温度検出手段で検出した周囲温度との差が、所定の閾値温度以下であるかどうかを判定する。所定の閾値温度以下であるかどうかを判定し、以下でない場合は、ステップS3501に戻って動作を繰り返す。 FIG. 33 shows a flowchart of the operation of performing charging while detecting foreign matter in consideration of such a change in ambient temperature. First, in step S3501, it is determined whether or not the difference between the coil temperature detected by the first temperature detection means and the ambient temperature detected by the second temperature detection means is equal to or less than a predetermined threshold temperature. It is determined whether or not the temperature is equal to or lower than a predetermined threshold temperature. If not, the flow returns to step S3501 to repeat the operation.
そして閾値温度以下になると、ステップS3502以降に進み、通常の充電動作を行う。すなわち、ステップS3502では送電コイルから受電コイルに対し、第一電力値での充電を開始する。次にステップS3503で第一温度検出手段で検出された温度の時間変化を演算し、ステップS3504でこれを第一閾値と比較する。そして第一閾値を超えない場合は、ステップS3503に戻って上記の動作を繰り返す。すなわち、温度上昇が閾値を超えない範囲で充電を継続する。 If the temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the process proceeds to step S3502 and after, and a normal charging operation is performed. That is, in step S3502, charging at the first power value is started from the power transmission coil to the power reception coil. Next, the time change of the temperature detected by the first temperature detecting means is calculated in step S3503, and this is compared with the first threshold value in step S3504. If the first threshold is not exceeded, the process returns to step S3503 and the above operation is repeated. That is, charging is continued in a range where the temperature rise does not exceed the threshold value.
一方、温度の時間変化が第一閾値を超える場合は、異物ありと判定して、ステップS3505に進み、所定の動作を行う。例えば、送電コイルの送電電力を減少させて、第二電力値に低下させた上でステップS3501に戻り、充電を継続する。また、これに代えてステップS3505で送電コイルからの送電を中止することもできる。このようにして、周囲温度と送電コイルの温度との温度差が小さくなるのを待って充電を開始することで、誤検出を防止できる。
(実施の形態6)
On the other hand, when the time change of temperature exceeds the first threshold, it is determined that there is a foreign substance, and the process proceeds to step S3505 to perform a predetermined operation. For example, after reducing the transmission power of the power transmission coil to a second power value, the process returns to step S3501, and charging is continued. Alternatively, power transmission from the power transmission coil can be stopped in step S3505. In this way, erroneous detection can be prevented by starting charging after waiting for the temperature difference between the ambient temperature and the temperature of the power transmission coil to decrease.
(Embodiment 6)
さらに、送電コイルに通電する送電電流を、充電の初期段階では制限しつつ、一定時間経過後に通常の送電電流に戻すことで、異物の急激な発熱を抑制することもできる。このような無接点充電装置の例を実施の形態6として、図34のブロック図に基づいて説明する。この無接点充電装置は、第一温度検出手段630や異物検出回路612、送電コイル603などを備える。また異物検出回路612は第一A/D変換器621、第一遅延回路622、制御部624等で構成される。この無接点充電装置は、上述した図5等とほぼ同様の構成であり、同一の名称を付した部材については詳細説明を省略する。ここでは、送電開始時に充電電流を、通常の充電電流よりも低い第一電流値に設定する第一電流設定手段626と、サーミスタ等で構成される第一温度検出手段630と、この第一温度検出手段630で検出される温度上昇や、電力搬送効率の低下等に基づいて異物を検出する異物検出手段を構成する異物検出回路612(第一A/D変換器621、第一遅延回路622、制御部624)と、送電開始時からの時間経過を計測するタイマ手段628と、このタイマ手段628で予め設定された時間(第一充電時間)を経過したことを検出して、送電電力を第一電流値よりも大きい第二電流値に設定するための第二電流設定手段627とを備える。第一電流設定手段626は、充電電流の初期値を規定し、第二電流設定手段627は、通常の充電電流を規定する。このような電流設定手段626、627には、不揮発性メモリ等が好適に利用できる。
Furthermore, the heat generation current supplied to the power transmission coil is limited at the initial stage of charging, and a rapid heat generation of foreign matter can be suppressed by returning to a normal power transmission current after a predetermined time has elapsed. An example of such a non-contact charging apparatus will be described as a sixth embodiment based on the block diagram of FIG. This contactless charging apparatus includes first temperature detection means 630, a foreign
タイマ手段628は、第一電流値で充電する第一充電時間を設定する。この時間は、異物の種別や要求される仕様に応じて調整され、この例では180秒としている。 The timer means 628 sets a first charging time for charging with the first current value. This time is adjusted according to the type of foreign matter and required specifications, and is 180 seconds in this example.
また、この無接点充電装置を用いて、異物を配置させた状態で温度変化と異物温度の時間変化を測定した結果を、図35のグラフに示す。ここでは、異物として上記と同様、15mm角のアルミニウム片を用いて、送電コイルの中心に位置させた状態で充電を開始すると共に、充電電流を2Aで一定とする場合、及び初期の充電電流である第一電流値を500mA、第二電流値を2Aとする場合で、それぞれ温度変化(左側の縦軸)と異物温度(右側の縦軸)を測定している。この例では、2A一定で充電した場合、充電開始から61秒経過後に、サーミスタの60秒変化で異物検出し、異物温度68.1℃で充電停止させた。一方、充電初期の180秒間は500mAで充電し、その後2A充電する場合は、充電開始から61秒経過後に、サーミスタの60秒変化で異物検出し、異物温度49.2℃で充電を停止しており、2A一定の場合よりも低い温度で充電を停止できたことから、安全性を高められることが確認できた。
(実施の形態7)
Moreover, the graph of FIG. 35 shows the result of measuring the temperature change and the time change of the foreign object temperature in a state where the foreign object is arranged using this contactless charging apparatus. Here, similarly to the above, using a 15 mm square aluminum piece as a foreign object, charging is started in a state where it is positioned at the center of the power transmission coil, and the charging current is made constant at 2 A, and the initial charging current is used. In the case where a certain first current value is 500 mA and the second current value is 2 A, the temperature change (left vertical axis) and the foreign substance temperature (right vertical axis) are measured. In this example, when charging was performed at a constant 2A, after 61 seconds had elapsed from the start of charging, foreign matter was detected by a 60 second change in the thermistor, and charging was stopped at a foreign matter temperature of 68.1 ° C. On the other hand, when charging at 500 mA for the first 180 seconds and then charging at 2 A, after 61 seconds from the start of charging, the thermistor detects a foreign object by a 60-second change and stops charging at a foreign material temperature of 49.2 ° C. In addition, it was confirmed that the safety could be improved because the charging could be stopped at a lower temperature than in the case of 2A constant.
(Embodiment 7)
さらに、異物有無の判定に際して、温度変化に加えて、充電効率を参照することもできる。すなわち異物が存在する場合は、送電した電力の一部が熱に変わるため充電効率が低下すると考えられることから、充電効率の低下を監視することでも異物検出が可能となる。このような充電効率に基づく異物検出を温度変化に基づく異物検出と組み合わせることで、精度の向上が図られる。このような例を、実施の形態7として図36のフローチャートに基づいて説明する。
Further, when determining the presence or absence of foreign matter, charging efficiency can be referred to in addition to temperature change. That is, when there is a foreign object, it is considered that the charging efficiency is lowered because a part of the transmitted power is changed to heat, so that the foreign object can be detected by monitoring the decrease in the charging efficiency. The accuracy can be improved by combining the foreign object detection based on the charging efficiency with the foreign object detection based on the temperature change. Such an example will be described as
まずステップS3801において、送電を開始し、ステップS3802において充電電流を第一電流値に設定する。この例では充電電流を500mAとしている。 First, in step S3801, power transmission is started, and in step S3802, the charging current is set to the first current value. In this example, the charging current is 500 mA.
次に温度変化を測定して、ステップS3803において所定の閾値Aと比較する。閾値Aを上回る場合は、異物有りと判定してステップS3809に進み、充電電流を減少する、充電を中止する等、必要な処理を行う。 Next, a temperature change is measured and compared with a predetermined threshold A in step S3803. If the threshold value A is exceeded, it is determined that there is a foreign object, and the process advances to step S3809 to perform necessary processing such as reducing the charging current or stopping charging.
一方、閾値Aに満たない場合はステップS3804に進み、充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値B以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップS3809に進む。 On the other hand, if the threshold value A is not reached, the process proceeds to step S3804 to check the charging efficiency. Here, it is determined whether or not the charging efficiency is equal to or less than the threshold value B. In the following case, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S3809.
次にステップS3805において、充電開始から第一充電時間を経過したかどうかを判定する。ここでは第一充電時間として180秒を設定しており、第一充電時間に達していない場合はステップS3803に戻り、上記の手順を繰り返す。一方、第一充電時間を経過した場合は、ステップS3806に進み、充電電流を第二電流値に切り替える。ここでは第二電流値として2Aに設定する。 Next, in step S3805, it is determined whether the first charging time has elapsed from the start of charging. Here, 180 seconds is set as the first charging time. If the first charging time has not been reached, the process returns to step S3803 and the above procedure is repeated. On the other hand, if the first charging time has elapsed, the process proceeds to step S3806, where the charging current is switched to the second current value. Here, 2 A is set as the second current value.
次にステップS3807において、ステップS3803と同じく温度変化を調べ、所定の閾値Aを超える場合は異物有りと判定してステップS3809に進み、所定の処理を行う。一方閾値Aに満たない場合はステップS3808に進み、ステップS3804と同じく充電効率を調べる。ここでは閾値B以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップS3809に進み、閾値Bを超える場合はステップS3807に戻って、上記の処理を繰り返す。このようにして、温度変化と充電効率に基づき、異物検出を正確に行える。特に充電の初期段階においては、充電電流を小さくしたことで、異物の急激な温度上昇を抑制して、安全性を高められる。
(実施の形態8)
Next, in step S3807, the temperature change is checked in the same manner as in step S3803. If the predetermined threshold A is exceeded, it is determined that there is a foreign substance, and the flow advances to step S3809 to perform predetermined processing. On the other hand, if the threshold value A is not reached, the process proceeds to step S3808, and the charging efficiency is examined in the same manner as in step S3804. Here, it is determined whether or not it is equal to or less than the threshold value B. In the following case, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S3809. When the threshold value B is exceeded, the process returns to step S3807 and the above processing is repeated. In this way, foreign object detection can be performed accurately based on temperature change and charging efficiency. In particular, in the initial stage of charging, by reducing the charging current, it is possible to suppress the rapid temperature rise of foreign matter and improve safety.
(Embodiment 8)
さらに、上記の例においても、図5に示す例等と同様に閾値を複数用意して、何れかの閾値に合致した場合に異物有りと判定することで、様々な異なる条件の異物にも対応させることができる。このような例を実施の形態8として図37のフローチャートに示す。 Furthermore, in the above example, as in the example shown in FIG. 5 and the like, a plurality of threshold values are prepared, and when any of the threshold values is met, it is determined that there is a foreign object, thereby handling foreign substances of various different conditions. Can be made. Such an example is shown in the flowchart of FIG. 37 as an eighth embodiment.
まずステップS3901において、送電を開始し、ステップS3902において充電電流を第一電流値(ここでは500mA)に設定する。次にステップS3903において、温度変化を測定して、第一閾値である閾値A’と比較する。閾値A’を上回る場合は、異物有りと判定してステップS3909に進み、充電を中止する等の処理を行う。 First, in step S3901, power transmission is started, and in step S3902, the charging current is set to the first current value (here, 500 mA). Next, in step S3903, the temperature change is measured and compared with a threshold value A 'that is a first threshold value. If the threshold value A 'is exceeded, it is determined that there is a foreign substance, and the process advances to step S3909 to perform processing such as stopping charging.
一方、閾値A’に満たない場合はステップS3904に進み、温度変化を第二閾値である閾値B’と比較する。ここでも、閾値B’を上回る場合は、異物有りと判定してステップS3909に進み、閾値B’に満たない場合はステップS3905に進み、充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値C’以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップS3909に進む。 On the other hand, if the threshold value A 'is not reached, the process proceeds to step S3904, and the temperature change is compared with a threshold value B' that is the second threshold value. Here, if the threshold value B 'is exceeded, it is determined that there is a foreign substance, and the process proceeds to step S3909. If the threshold value B' is not satisfied, the process proceeds to step S3905, and the charging efficiency is examined. Here, it is determined whether or not the charging efficiency is equal to or less than the threshold value C ′. In the following case, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S3909.
次にステップS3906において、充電開始から第一充電時間(ここでは180秒)を経過したかどうかを判定し、達していない場合はステップS3903に戻り、上記の手順を繰り返す。一方で第一充電時間を経過した場合は、ステップS3907に進み、充電電流を第二電流値(ここでは2A)に切り替える。 Next, in step S3906, it is determined whether or not the first charging time (here, 180 seconds) has elapsed since the start of charging. If not, the process returns to step S3903 and the above procedure is repeated. On the other hand, if the first charging time has elapsed, the process proceeds to step S3907, and the charging current is switched to the second current value (here 2A).
次にステップS3908において、ステップS3903と同じく温度変化を調べ、所定の閾値A’を超える場合は異物有りと判定してステップS3909に進み、閾値A’に満たない場合はステップS3909に進み、ステップS3904と同じく第二閾値B’との比較を行う。すなわち閾値B’を上回る場合は、異物有りと判定してステップS3909に進み、閾値B’に満たない場合はステップS3910に進み、ステップS3905と同じく充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値C’以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップS3909に進み、閾値C’を超える場合はステップS3908に戻って、上記の処理を繰り返す。このようにして、温度変化に関する2つの閾値に基づいて、より正確な異物検出が期待でき、充電効率に基づく検出と合わせて、異物検出の精度を向上できる。
(実施の形態9)
Next, in step S3908, the temperature change is checked in the same manner as in step S3903. If the predetermined threshold A ′ is exceeded, it is determined that there is a foreign substance, and the process proceeds to step S3909. The comparison with the second threshold value B ′ is performed in the same manner. That is, when the threshold value B ′ is exceeded, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S3909. When the threshold value B ′ is not satisfied, the process proceeds to step S3910, and the charging efficiency is examined as in step S3905. Here, it is determined whether or not the charging efficiency is equal to or less than the threshold value C ′. If the charging efficiency is equal to or less than the threshold value C ′, the process proceeds to step S3909. If the charge efficiency exceeds the threshold value C ′, the process returns to step S3908 and the above processing is repeated. In this way, more accurate foreign object detection can be expected based on the two threshold values related to temperature change, and the accuracy of foreign object detection can be improved together with detection based on charging efficiency.
(Embodiment 9)
また、このような一定時間経過後に自動的に充電電流を第一電流値から第二電流値に切り替える方式の他、異物判定回路により異物が存在しないことが確認できた時点で充電電流を切り替えるようにしてもよい。この場合は、タイマ手段で予め設定する第一充電時間として、第一温度検出手段を用いた温度変化により異物判定に要する遅延時間よりも長い時間を指定することが望ましい。これによって、異物検出回路で異物検出が行われた後に、スムーズに第二充電時間に切り替えることができる。このような例を実施の形態9として、図38のグラフに示す。このグラフでは、図35と同じ条件で、第一充電時間を遅延時間よりも長くした実施の形態9と、第一充電時間を遅延時間よりも短くした比較例のそれぞれについて、温度変化(左側の縦軸)と異物温度(右側の縦軸)を測定した結果を、それぞれ示している。この図に示すように、比較例では遅延時間が経過するよりも早く充電電流を増したため、温度上昇が大きくなっている。これに対し実施の形態9では、遅延時間経過後に充電電流を増したため、異物検出結果に基づく充電制御可能となり、温度上昇を抑えた安定的な充電が実現される。
In addition to the method of automatically switching the charging current from the first current value to the second current value after a certain period of time has passed, the charging current is switched when it is confirmed by the foreign matter determination circuit that no foreign matter is present. It may be. In this case, as the first charging time set in advance by the timer means, it is desirable to specify a time longer than the delay time required for foreign object determination due to a temperature change using the first temperature detecting means. Thus, after the foreign object detection is performed by the foreign object detection circuit, it is possible to smoothly switch to the second charging time. Such an example is shown as a ninth embodiment in the graph of FIG. In this graph, the temperature change (on the left side) is shown for each of the ninth embodiment in which the first charging time is longer than the delay time and the comparative example in which the first charging time is shorter than the delay time under the same conditions as FIG. The results of measuring the vertical axis) and the foreign object temperature (right vertical axis) are shown. As shown in this figure, in the comparative example, since the charging current was increased earlier than the delay time elapsed, the temperature rise is large. On the other hand, in
なおこの例では、電池内蔵機器の充電電流を調整することで、フィードバック制御される送電コイルに通電する送電電流を調整しているが、この構成に限らず、送電電流を直接調整することも可能であることはいうまでもない。 In this example, by adjusting the charging current of the battery built-in device, the power transmission current flowing through the power transmission coil that is feedback controlled is adjusted. However, the present invention is not limited to this configuration, and the power transmission current can be directly adjusted. Needless to say.
本発明の無接点充電装置及び無接点充電方法は、電池内蔵機器の内蔵電池を充電する充電台に金属異物がセットされたことを検出するので、金属異物の発熱などの弊害を防止して、電池内蔵機器を安全に充電する電台に最適である。 Since the contactless charging device and the contactless charging method of the present invention detect that a metal foreign object has been set on a charging base for charging the built-in battery of the battery built-in device, preventing adverse effects such as heat generation of the metal foreign object, It is most suitable for a power stand for safely charging battery-equipped devices.
1、1B、1C…無接点充電台
2…電池内蔵機器
3…送電コイル
4…受電コイル
5…金属異物
6…電池
7…上面プレート
8…交流電源
9…コントロール回路
10…伝送回路
11…受信回路
12…異物検出回路
13…磁気シールド
14…金属探知用コイル
15…充電制御回路
16…コイル移動機構
17…サーボモータ;17A…X軸サーボモータ;17B…Y軸サーボモータ
18…ねじ棒;18A…X軸ねじ棒;18B…Y軸ねじ棒
19…ベルト
20…熱伝導シート
21…第一A/D変換器
22…第一遅延回路
23…第二遅延回路
24…制御部
30…第一温度検出手段
41…ナット材
42…ガイドロッド
403…送電コイル
403B…送電回路
412…異物検出回路
421…第一A/D変換器
422…第一遅延回路
423…第二遅延回路
424…制御部
425…第二A/D変換器
430…第一温度検出手段
432…第二温度検出手段
432B…第二温度検出手段
432C…第二温度検出手段
603…送電コイル
612…異物検出回路
621…第一A/D変換器
622…第一遅延回路
624…制御部
626…第一電流設定手段
627…第二電流設定手段
628…タイマ手段
630…第一温度検出手段
1501…ガイド壁
4103…送電コイル
4104…受電コイル
FO…異物
K…検出コイル
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記第一温度検出手段が、前記送電コイルの温度を検出することを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to claim 1,
The contactless charging apparatus, wherein the first temperature detecting means detects a temperature of the power transmission coil.
前記第一温度検出手段が、異物の温度を検出することを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to claim 1 or 2,
The contactless charging apparatus, wherein the first temperature detecting means detects the temperature of a foreign object.
前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段によって検出された温度情報の時間変化に関する閾値と、該時間変化の演算に用いた検出時間間隔との組み合わせで構成されたパラメータを複数有しており、
前記複数のパラメータの内、何れかのパラメータの条件に合致したことをもって異物検出を行うことを特徴とする無接点充電装置。 It is a non-contact charging device according to any one of claims 1 to 3,
The foreign object detection means has a plurality of parameters composed of a combination of a threshold value related to a time change of temperature information detected by the first temperature detection means and a detection time interval used for calculation of the time change. ,
A contactless charging apparatus, wherein foreign matter detection is performed when a condition of any one of the plurality of parameters is met.
前記複数のパラメータが、閾値を同じに設定しつつ、検出時間間隔を異ならせた複数のパラメータの組を含むことを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to claim 4,
The contactless charging apparatus, wherein the plurality of parameters include a set of a plurality of parameters having different detection time intervals while setting the threshold values to be the same.
検出時間間隔が、30秒以上であることを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to claim 4 or 5,
A contactless charging apparatus, wherein a detection time interval is 30 seconds or more.
前記第一温度検出手段と接続され、該第一温度検出手段で検出された温度に関する情報を第一遅延時間だけ遅延させる第一遅延回路と、
該第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延させる第二遅延回路
を備えており、
前記異物検出手段は、前記第一遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第一時間変化を第一閾値と比較し、また前記第二遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第二時間変化を第二閾値と比較してなることを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
A first delay circuit connected to the first temperature detection means and delaying information about the temperature detected by the first temperature detection means by a first delay time;
A second delay circuit for delaying by a second delay time longer than the first delay time;
The foreign matter detecting means compares a first time change obtained based on the temperature information delayed by the first delay circuit with a first threshold, and based on the temperature information delayed by the second delay circuit. A contactless charging apparatus, wherein the obtained second time change is compared with a second threshold value.
周囲の環境温度を測定する第二温度検出手段を備えており、
前記異物検出手段は、前記第一温度検出手段で検出される前記送電コイルの温度と、前記第二温度検出手段で検出される環境温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電を開始するよう構成してなることを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A second temperature detecting means for measuring the ambient temperature is provided;
The foreign object detection means detects that the difference between the temperature of the power transmission coil detected by the first temperature detection means and the environmental temperature detected by the second temperature detection means is within a predetermined range. Then, the non-contact charging device is configured to start charging.
前記第一温度検出手段が、前記送電コイルの最内周の内側に配置されてなることを特徴とする無接点充電装置。 A contactless charging apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The contactless charging apparatus, wherein the first temperature detecting means is arranged inside the innermost circumference of the power transmission coil.
前記送電コイルを、移動可能としてなることを特徴とする無接点充電装置。 A contactless charging device according to any one of claims 1 to 9,
A contactless charging apparatus, wherein the power transmission coil is movable.
前記第一温度検出手段が、NTCサーミスタであることを特徴とする無接点充電装置。 It is a non-contact charging device according to any one of claims 1 to 10,
The contactless charging apparatus, wherein the first temperature detecting means is an NTC thermistor.
前記充電台の上面に、絶縁性の熱伝導シートを被覆してなることを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging device according to any one of claims 1 to 11, further comprising:
A contactless charging apparatus, wherein an upper surface of the charging base is covered with an insulating heat conductive sheet.
前記送電コイルから受電コイルに向かって送電を行う工程と、
前記送電コイルの温度を、第一温度検出手段で測定する工程と、
前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する工程と、
を含むことを特徴とする無接点充電方法。 A power receiving coil built in the battery built-in device mounted on the charging base, a power transmitting coil built in the charging base that can be electromagnetically coupled, and a first temperature detecting means arranged on the innermost inner periphery of the power transmitting coil A contactless charging method using a contactless charging device comprising:
Power transmission from the power transmission coil toward the power reception coil;
Measuring the temperature of the power transmission coil with a first temperature detection means;
The step of determining whether or not the foreign object is placed on the charging base based on the time change of the temperature information detected at predetermined time intervals by the first temperature detection means;
A contactless charging method comprising:
電流制御手段は、前記異物検出手段によって温度上昇が早い異物が存在しないことを確認できるまで、充電電流を、所定値よりも低い制限電流で充電し、所定時間経過後に、所定の充電電流での充電を行うよう構成してなることを特徴とする無接点充電装置。 The contactless charging method according to claim 13,
The current control means charges the charging current with a limit current lower than a predetermined value until it can be confirmed by the foreign substance detection means that there is no foreign substance whose temperature rises quickly, and after a predetermined time has elapsed, A contactless charging device configured to perform charging.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016180754A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | ノク9 アクティエボラーグ | Wireless feeding inspection device, and related method |
JP2017034733A (en) * | 2015-07-28 | 2017-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | Non-contact charging system |
TWI574483B (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-11 | 緯創資通股份有限公司 | Wireless charging device, wireless charging case and wireless charging method thereof |
WO2017130688A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Contactless power supply system |
WO2019002244A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Laird Dabendorf Gmbh | Method for detecting a foreign object and device for inductive energy transfer to a portable terminal |
JP2019106850A (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | 東芝テック株式会社 | Non-contact power reception device and non-contact power transmission device |
WO2021255832A1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-12-23 | ソニーグループ株式会社 | Charging device, power receiving device, and method |
US11843256B2 (en) | 2021-10-20 | 2023-12-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wireless power transmission apparatus |
-
2012
- 2012-11-06 JP JP2012244927A patent/JP2014093921A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016180754A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | ノク9 アクティエボラーグ | Wireless feeding inspection device, and related method |
US9739668B2 (en) | 2015-03-23 | 2017-08-22 | Nok9 Ab | Testing device for wireless power transfer and associated method |
JP2018040808A (en) * | 2015-03-23 | 2018-03-15 | ノク9 アクティエボラーグ | Inspection device for wireless feeding and related method |
JP2017034733A (en) * | 2015-07-28 | 2017-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | Non-contact charging system |
TWI574483B (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-11 | 緯創資通股份有限公司 | Wireless charging device, wireless charging case and wireless charging method thereof |
US10164460B2 (en) | 2015-09-21 | 2018-12-25 | Wistron Corporation | Wireless charging device, wireless charging case and method of wireless charging with frequency or position adjustment according to detected temperature |
WO2017130688A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Contactless power supply system |
JP2017135838A (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-contact power supply system |
WO2019002244A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Laird Dabendorf Gmbh | Method for detecting a foreign object and device for inductive energy transfer to a portable terminal |
JP2019106850A (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | 東芝テック株式会社 | Non-contact power reception device and non-contact power transmission device |
WO2021255832A1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-12-23 | ソニーグループ株式会社 | Charging device, power receiving device, and method |
US11843256B2 (en) | 2021-10-20 | 2023-12-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wireless power transmission apparatus |
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