JP2015008551A - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両等の充電に用いられる非接触電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power transmission device used for charging an electric propulsion vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.
図8は、従来の非接触電力伝送装置101の構成を示す模式図である。図8において、地上側の電源104の電源盤に接続された非接触給電装置(1次側)Fが、電気推進車両に搭載された受電装置(2次側)Gに対し、給電時において、物理的接続なしに空隙空間であるエアギャップを介して対峙するよう配置される。このような配置状態で、給電装置Fに備わる一次コイル102に交流電流が与えられ磁束が形成されると、受電装置Gに備わる二次コイル103に誘導起電力が生じ、これによって、一次コイル102から二次コイル103へと電力が非接触で伝達される。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional non-contact
受電装置Gは、例えば車載バッテリー105に接続され、上述したようにして伝達された電力が車載バッテリー105に充電される。この車載バッテリー105に蓄積された電力により車載のモータ106が駆動される。なお、非接触給電処理の間、給電装置Fと受電装置Gとの間では、例えば無線通信装置107により必要な情報交換が行われる。
The power receiving device G is connected to, for example, the in-
図9は、給電装置F及び受電装置Gの内部構造を示す模式図である。特に、図9(a)は、給電装置Fを上方から、また、受電装置Gを下方から見たときの内部構造を示す模式図である。図9(b)は、給電装置F及び受電装置Gを側方から見たときの内部構造を示す模式図である。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the internal structure of the power feeding device F and the power receiving device G. In particular, FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F is viewed from above and the power receiving device G is viewed from below. FIG. 9B is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F and the power receiving device G are viewed from the side.
図9において、給電装置Fは、一次コイル102、1次磁心コア108、背板110、及びカバー111等を備える。受電装置Gは、簡単に述べると、給電装置Fと対称的な構造を有しており、二次コイル103、2次磁心コア109、背板110、カバー111等を備え、一次コイル102と1次磁心コア108の表面、および二次コイル103と2次磁心コア109の表面は、それぞれ、発泡材113が混入されたモールド樹脂112にて被覆固定されている。
In FIG. 9, the power feeding device F includes a
すなわち、給電装置F,受電装置G共に、背板110とカバー111間にモールド樹脂112が充填され、内部の一次コイル102、二次コイル103、更には1次磁心コア108、2次磁心コア109の表面が、被覆固定されている。モールド樹脂112は、例えばシリコン樹脂製よりなり、このように内部を固めることにより、一次コイル102、二次コイル103を位置決め固定し、その機械的強度を確保すると共に、放熱機能も発揮する。すなわち、一次コイル102、二次コイル103は、励磁電流が流れジュール熱により発熱するが、モールド樹脂112の熱伝導により放熱され、冷却される。
That is, in both the power feeding device F and the power receiving device G, the
給電装置Fや受電装置Gは基本的に屋外に設置されるため、カバー111上に異物が載ってしまうことも考えられる。特に、異物の一例である金属物が電力伝送の最中にカバー111に載り、そのまま放置しておくと、この金属物が過熱されてしまう。また、特に、一次コイル102と二次コイル103の間に、磁束が鎖交可能なループ状の導電体が挿入されると、導電体両端に起電力が発生してしまう。侵入した異物が過剰に昇温すると、給電装置Fや受電装置Gに故障などの被害をもたらす可能性がある。以上のことから、電力伝送の最中に一次コイル102、二次コイル103の間に異物が侵入したときに、異物の侵入を確実に検知することが求められる。さらに、その異物を検出する手段が正常動作しているかどうかを監視する必要があり、検出する手段が故障をしている場合は侵入した異物の過熱は検出できない。
Since the power feeding device F and the power receiving device G are basically installed outdoors, it is conceivable that foreign matter may be placed on the
それゆえに、本発明は、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を確実に、監視可能な非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device that can reliably monitor the intrusion of foreign matter between a primary coil and a secondary coil.
上述の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、受電装置に非接触で電力を供給する給電装置であって、前記給電装置は、基板と、前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、前記静電容量センサの監視を行う監視手段を備える非接触電力伝送装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a power feeding device that supplies power to a power receiving device in a non-contact manner, the power feeding device being disposed on the substrate and the AC, A primary coil that generates magnetic flux by an electric current, a cover that is attached to the substrate and covers the primary coil, a capacitance sensor that detects an object present on the cover, and a monitor that monitors the capacitance sensor A contactless power transmission device comprising means is provided.
本発明の別の態様によれば、給電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置であって、前記受電装置は、基板と、前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、前記静電容量センサの監視を行う監視手段を備える非接触電力伝送装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a power receiving device that receives power supply from a power feeding device in a non-contact manner, the power receiving device being disposed on the substrate, and a primary coil of the power feeding device is generated. A secondary coil that generates an electromotive force by magnetic flux, a cover that is attached to the substrate and covers the secondary coil, a capacitance sensor that detects an object present on the cover, and monitoring of the capacitance sensor There is provided a non-contact power transmission device including monitoring means for performing the above.
本発明によれば、非接触電力伝送装置の給電装置や受電装置は、カバー上に存在する物体を検知可能な静電容量センサを備え、さらに静電容量センサの監視を行う監視手段を備えているので、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を常に安全確実に検知することが可能となる。 According to the present invention, the power feeding device and the power receiving device of the non-contact power transmission device include a capacitance sensor that can detect an object present on the cover, and further includes a monitoring unit that monitors the capacitance sensor. Therefore, it is possible to always detect the entry of foreign matter between the primary coil and the secondary coil safely and reliably.
本発明の一態様は、受電装置に非接触で電力を供給する給電装置であって、前記給電装置は、基板と、前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、静電容量センサの正常動作の監視を行う監視手段を備える。 One embodiment of the present invention is a power feeding device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner, the power feeding device being disposed on the substrate, a primary coil that generates magnetic flux by alternating current, A cover that is attached to the substrate and covers the primary coil, a capacitance sensor that detects an object present on the cover, and a monitoring unit that monitors normal operation of the capacitance sensor.
また、本発明の別態様は、給電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置であって、前記受電装置は、基板と、前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、静電容量センサの正常動作の監視を行う監視手段を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a power receiving device that receives power from the power feeding device in a non-contact manner, the power receiving device being disposed on the substrate and a magnetic flux generated by a primary coil of the power feeding device. A secondary coil that generates an electromotive force, a cover that is attached to the substrate and covers the secondary coil, a capacitance sensor that detects an object present on the cover, and a normal operation of the capacitance sensor. Monitoring means for monitoring is provided.
このように、非接触電力伝送装置の給電装置や受電装置は、カバー上に存在する物体を検知可能な静電容量センサと静電容量センサの正常動作の監視を行う監視手段を備えているので、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を常に安全確実に検知することが可能となる。 As described above, the power feeding device and the power receiving device of the non-contact power transmission device include a capacitance sensor that can detect an object present on the cover and a monitoring unit that monitors normal operation of the capacitance sensor. It becomes possible to always detect the entry of foreign matter between the primary coil and the secondary coil safely and reliably.
なお、本明細書で言う「カバー上」は、カバーの外側表面上またはカバーの外側表面の上方を言う。 In this specification, “on the cover” means above the outer surface of the cover or above the outer surface of the cover.
静電容量センサは、外部から保護されるために、カバーとコイルとの間に設置されるのが好ましい。 The electrostatic capacitance sensor is preferably installed between the cover and the coil in order to be protected from the outside.
また、静電容量センサを監視する監視手段は、マイクロコンピュータなどの制御部でセンサの信号処理されるのが好ましく、その監視のタイミングは、所定の間隔で監視、給電装置へ車両が接近してきた時や、車両からの制御信号を受信した時などこの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 The monitoring means for monitoring the capacitance sensor is preferably subjected to sensor signal processing by a control unit such as a microcomputer, and the monitoring timing is monitored at predetermined intervals, and the vehicle approaches the power feeding device. The present invention is not limited by this embodiment, such as when a control signal is received from a vehicle.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明に係る非接触電力伝送装置のブロック図である。また、図2は車両が駐車スペースに設置された状態の外観図である。図1及び図2に示されるように、非接触電力伝送装置は、例えば駐車スペースに設置される給電装置2と、例えば電気推進車両に搭載される受電装置4とで構成される。
FIG. 1 is a block diagram of a non-contact power transmission apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an external view of the vehicle installed in the parking space. As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact power transmission device includes a power feeding device 2 installed in, for example, a parking space, and a
給電装置2は、商用電源6に接続される電源箱8と、インバータ部10と、コイルユニット12と、異物検知手段14と、制御部(例えば、マイコン)16と、異物検知手段14の信号を監視する監視手段17を備える。一方、受電装置4は、コイルユニット18と、整流部20と、負荷(バッテリー)22と、制御部(例えば、マイコン)24とを備えている。
The power feeding device 2 receives signals from the
給電装置2において、商用電源6は、低周波交流電源である200V商用電源であり、電源箱8の入力端に接続され、電源箱8の出力端はインバータ部10の入力端に接続され、インバータ部10の出力端はコイルユニット12に接続されている。一方、受電装置4においては、コイルユニット18の出力端は整流部20の入力端に接続され、整流部20の出力端は負荷22に接続されている。
In the power supply device 2, the
また、コイルユニット12は地上に敷設され、電源箱8は、例えばコイルユニット12から所定距離だけ離隔した位置に立設される。一方、コイルユニット18は、例えば車体底部(例えば、シャーシ)に取り付けられる。
The
制御部16は制御部24と無線通信を行い、制御部24は、検知した負荷22の残電圧に応じて電力指令値を決定し、決定した電力指令値を制御部16に送信する。制御部16は、コイルユニット12で検知した給電電力と、受信した電力指令値とを比較し、電力指令値が得られるようにインバータ部10を駆動する。
The
給電中、制御部24は受電電力を検知し、負荷22に過電流や過電圧がかからないように、制御部16への電力指令値を変更する。
During power feeding, the
図2に示されるように、給電装置2から受電装置4に給電するに際し、コイルユニット18は、車両を適宜移動させることでコイルユニット12に対向して配置され、制御部16がインバータ部10を駆動制御することで、コイルユニット12とコイルユニット18との間に高周波の電磁場が形成される。受電装置4は、高周波の電磁場より電力を取り出し、取り出した電力で負荷22を充電する。
As shown in FIG. 2, when power is supplied from the power feeding device 2 to the
異物検知手段14は、電磁場領域及びその近傍に異物があるかどうかを検知するためのもので、図2に示されるように、例えば給電装置2のコイルユニット12に設けられる。
The foreign matter detection means 14 is for detecting whether or not there is a foreign matter in the electromagnetic field region and the vicinity thereof, and is provided, for example, in the
なお、本発明における「異物」とは、高周波の電磁場領域に侵入してくる可能性のある物体であり、特に電磁界により昇温して非接触充電装置(本実施の形態においては給電装置2)に被害をもたらす可能性のある金属片などのことである。 Note that the “foreign matter” in the present invention is an object that may enter a high-frequency electromagnetic field region, and in particular, a non-contact charging device (in the present embodiment, a power feeding device 2) by raising the temperature by an electromagnetic field. ) Is a piece of metal that may cause damage.
図3は、異物検知手段14のブロック図である。異物検知手段14は、異物との間の静電容量を測定する静電容量センサであって、測定する静電容量の変化に基づいて、異物を検知するように構成されている。そのために、異物検知手段14は、電極30と、電圧供給部32と、C/V変換部34と、信号処理部36とを備える。信号処理部36で処理された信号は、図1の制御部16の監視手段17で監視され、信号変化があるかどうかを監視し、静電容量センサの正常動作を行っているかの妥当性を判断している。
FIG. 3 is a block diagram of the foreign matter detection means 14. The foreign matter detection means 14 is a capacitance sensor that measures the capacitance between the foreign matter and is configured to detect the foreign matter based on a change in the measured capacitance. For this purpose, the foreign matter detection means 14 includes an
異物検知手段14(その電極30)は、具体的には、図4(A)に示されるように、コイルユニット12のカバー40の裏側に設置されている。コイルユニット12のカバー40は、基板42上に配置された一次コイル44を保護するために、一次コイル44を上方から覆うように、基板42に取り付けられている。異物検知手段14の電極30は、カバー40上に存在する異物38との間の静電容量を測定できるように、さらに外部から保護されるように、カバー40の裏側、すなわち、カバー40と一次コイル44との間に設置されている。
Specifically, the foreign matter detection means 14 (its electrode 30) is installed on the back side of the
なお、異物検知手段14の電極30は、図4(B)に示されるように、外部に露出しないようにカバー40内に組み込まれてもよい。
In addition, as shown in FIG. 4B, the
図3に示すように、異物検知手段14の電圧供給部32は、グラウンド(GND)電位を基準とする所定の電位を電極30に印加する。これにより、電極30と異物38との間に静電容量C1が発生し、その静電容量C1は、数式1で表現される。
As shown in FIG. 3, the
数式1において、ε0は真空の誘電率、εrは比誘電率、Sは電極30と異物38の対極する最小面積、dは電極30と異物38の間の距離である。
In
異物検知手段14のC/V変換部34は、静電容量C1を電圧値に変換する。ここでは、異物38とGND電位との間の静電容量をC2とした場合、静電容量C1+C2を対応する電圧値にC/V変換部34は変換する。
The C /
異物検知手段14の信号処理部36は、C/V変換部34の変換によって生成された電圧値に対応する信号、すなわち測定した静電容量に対応する信号を、図1に示されるように、給電装置2の制御部16に送信する。
As shown in FIG. 1, the
このような異物検知手段14によれば、静電容量の測定に際し、その測定値が変動すると、それは、図3に示されるように、電極30に異物38が接近したことを示す。したがって、異物検知手段14を適当に設け、監視手段17が信号の変化を監視することで静電容量センサの正常動作を判断しているので、給電装置2のカバー40上に存在する異物を確実に検知することができる。
According to such foreign matter detection means 14, when the measured value fluctuates during the measurement of the capacitance, it indicates that the
次に、図5のフローチャートを参照しながら、異物検知手段14および監視手段17による異物検知手段14の正常動作の判断と、異物検知に基づく伝送電力制御について説明する。
Next, the determination of normal operation of the foreign
図5のフローチャートのステップS1において、受電装置4を搭載した車両が、その車両コイルユニット18がコイルユニット12に接近し対向停止するまでに、車両から何らかのトリガーを給電装置の制御部16に指令を送信する。制御部16が制御部24から制御指令を受信すると、制御部16は、ステップS2において、異物検知手段14の静電容量の信号の測定動作を開始し、監視手段17がその信号変化の監視を開始する。コイルユニット12の異物検知手段14の測定した静電容量は車の接近、受電装置4の対抗される車両本体、車両コイルユニット18によって、図2のように周囲の環境変化によって静電容量のカップリングの変化が生じる。
In step S1 of the flowchart in FIG. 5, the vehicle on which the
したがって、ステップS3において静電容量の変化が発生するので、監視手段17には信号変化が発生し、ステップS4にて制御部16に入力され、初期値として記憶される。例えば、車両が停止し、異物38が給電装置2のカバー40上に存在しない場合の静電容量が初期値として記憶される。
Accordingly, since a change in capacitance occurs in step S3, a signal change occurs in the monitoring means 17, which is input to the
ところが、静電容量の変化が生じない場合は、ステップS5へ移行し、異常処理を行う。図6のフローチャートにおいて異物検知手段14の異常処理の流れを示しており、まずステップS21において、異物検知手段14の異常を表示や音などの告知手段により告知する。例えば、図2に示すスピーカ46によって告知する。また、異物検知手段の異常と判断した場合は、ステップ32で、以降給電装置2の機能を停止して、給電の動作は実施されない。この初期チェックによって異物検知手段14の正常動作を確認することができ、以降、異物検知の確実な動作が実行されるものである。
However, if there is no change in the capacitance, the process proceeds to step S5, and abnormality processing is performed. The flowchart of FIG. 6 shows the flow of the abnormality processing of the foreign matter detection means 14. First, in step S21, the abnormality of the foreign matter detection means 14 is notified by a notification means such as a display or sound. For example, the notification is made by the
また、ステップS4において、初期値を記憶した後、制御部16は、インバータ部10に電力伝送開始を指示し、コイルユニット12からコイルユニット18への電力供給を開始する。
In step S4, after storing the initial value, the
ステップS6において、制御部16は、電力供給中に異物検知手段14が測定する静電容量と記憶している初期値とを比較し、電力供給中に異物が侵入したか否か、すなわち、異物の侵入によって異物検知手段14が測定する静電容量が初期値から変化して超えたか否かを判定する。なお、例えば、測定した静電容量と初期値との差の絶対値が所定値を超えた場合に、異物が侵入したと判定するようにしてもよい。
In step S6, the
ステップS6において、電力供給中に異物が侵入したと判定されると、その異物の過熱による給電装置2の拡大被害を防止するため、ステップS7に移行し、伝送電力を制御するための異物侵入処理を行う。ステップS7において、異物が侵入していないと判定された場合は、ステップS8において、制御部16は、インバータ部10に電力伝送を継続させる。
If it is determined in step S6 that a foreign object has entered during power supply, the process moves to step S7 to prevent the power supply device 2 from being expanded due to overheating of the foreign object, and a foreign object intrusion process for controlling transmission power. I do. If it is determined in step S7 that no foreign matter has entered, the
図7のフローチャートは異物侵入処理の流れを示しており、まずステップS31において、異物侵入を表示や音などの告知手段により告知する。例えば、図2に示すスピーカ46によって告知する。
The flowchart in FIG. 7 shows the flow of foreign object intrusion processing. First, in step S31, the foreign object intrusion is notified by a display means such as a display or sound. For example, the notification is made by the
次に、ステップS32において、電力供給中に異物検知手段14が測定する静電容量が予め設定された設定値を超えたか否かを判定する。設定値は、例えば異物が金属物である場合にとりうる静電容量の値に設定されている。
Next, in step S32, it is determined whether or not the capacitance measured by the foreign
ステップS32において、静電容量が設定値を超えていると判定された場合には、ステップS33に移行し、制御部16が、コイルユニット12からコイルユニット18への伝送電力を所定量(例えば、1/2)低下したり、電力伝送を停止する制御を行う。さらに、ステップS34において、異物侵入により送電電力を制御していることを表示や音などの告知手段46により告知して、異物侵入処理を終了する。
If it is determined in step S32 that the capacitance exceeds the set value, the process proceeds to step S33, and the
ステップS32において、静電容量が設定値を超えていないと判定された場合には、ステップS33、ステップS34を迂回して異物侵入処理を終了する。 If it is determined in step S32 that the capacitance does not exceed the set value, the foreign substance intrusion process is terminated bypassing steps S33 and S34.
図5に戻り、ステップS9では、人による異物排除や車の使用などの理由により、電力伝送を中断する指示がある場合、ステップS10に移り、制御部16は、インバータ部10に電力伝送終了を指示し、コイルユニット12からコイルユニット18への電力供給を停止し、異物検知手段14は静電容量測定動作を終了する。
Returning to FIG. 5, in step S9, when there is an instruction to interrupt power transmission for reasons such as the removal of a foreign object by a person or the use of a car, the process proceeds to step S10, and the
ステップS9において、電力伝送の中断指示がない場合、ステップS10に移り、充電が完了したかどうかを判定し、充電が完了していない場合には、ステップS6に戻り、充電が完了している場合には、ステップS10において、電力供給を終了するとともに、異物検知動作を終了する。 In step S9, when there is no instruction to interrupt power transmission, the process proceeds to step S10, where it is determined whether charging is completed. If charging is not completed, the process returns to step S6, and charging is completed. In step S10, the power supply is terminated and the foreign object detection operation is terminated.
本実施の形態によれば、給電装置2は、カバー40上に存在する物体を検知可能な異物検知手段(静電容量センサ)14を備えているので、コイルユニット12とコイルユニット18との間への異物の侵入を安全確実に検知することが可能となる。
According to the present embodiment, since the power feeding device 2 includes the foreign matter detection means (capacitance sensor) 14 that can detect an object present on the
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限らない。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、給電装置2に異物検知手段(静電容量センサ)14を設けることに代ってまたは加えて、異物検知手段(静電容量センサ)および、監視手段17を受電装置4に設け、その監視の開始のトリガーも同様に給電装置2の相対的な位置関係の接近によって行ってもよい。この場合、給電装置2と対向する受電装置4のカバーに付着した、または近づいた異物の検知手段の動作を監視しているので常に確実に異物を検知することができる。
For example, in place of or in addition to the provision of the foreign matter detection means (capacitance sensor) 14 in the power supply device 2, the foreign matter detection means (capacitance sensor) and the monitoring means 17 are provided in the
以上のように、本発明の非接触電力伝送装置は、給電装置から受電装置への給電中に電磁場領域近辺で侵入した異物を確実に検知できるようにしたので、例えば人や物が不注意にあるいは誤って近づく可能性がある電気推進車両の受電装置への給電等の安全システムに有用である。 As described above, the contactless power transmission device of the present invention can reliably detect foreign matter that has entered near the electromagnetic field region during power feeding from the power feeding device to the power receiving device. Or it is useful for safety systems, such as the electric power feeding to the receiving device of the electric propulsion vehicle which may approach accidentally.
2 給電装置
4 受電装置
6 商用電源
8 電源箱
10 インバータ部
12 コイルユニット
14 異物検知手段(静電容量センサ)
16 制御部
17 監視手段
18 コイルユニット
20 整流部
22 負荷(バッテリ)
24 制御部
30 電極
32 電圧供給部
34 C/V変換部
36 信号処理部
40 カバー
42 基板
44 一次コイル
2
16
24
Claims (5)
前記給電装置は、
基板と、
前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、
前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、
前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、前記静電容量センサの信号の監視を行う監視手段を備える非接触電力伝送装置。 A power supply device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner,
The power supply device
A substrate,
A primary coil disposed on the substrate and generating a magnetic flux by an alternating current;
A cover attached to the substrate and covering the primary coil;
A non-contact power transmission apparatus comprising: a capacitance sensor that detects an object present on the cover; and a monitoring unit that monitors a signal of the capacitance sensor.
前記受電装置は、
基板と、
前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、
前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、
前記カバー上に存在する物体を検知する静電容量センサと、前記静電容量センサの信号の監視を行う監視手段を備える非接触電力伝送装置。 A power receiving device that receives power from a power feeding device in a contactless manner,
The power receiving device is:
A substrate,
A secondary coil disposed on the substrate and generating an electromotive force by a magnetic flux generated by a primary coil of the power feeding device;
A cover attached to the substrate and covering the secondary coil;
A non-contact power transmission apparatus comprising: a capacitance sensor that detects an object present on the cover; and a monitoring unit that monitors a signal of the capacitance sensor.
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US10033227B2 (en) * | 2013-12-26 | 2018-07-24 | Mitsubishi Electric Engineering Company, Limited | Resonant type transmission power supply device and resonant type transmission power supply system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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