JP2016013020A - 非接触給電装置、非接触給電システム及び非接触給電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給電対象装置の設置を正確に検知することができる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】給電対象装置（リモコン３）に給電する給電コイル２２と、給電コイル２２を駆動する発振回路５と、給電コイル２２に入力される電流値を検出するための電流検出回路４と、給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部（無線通信部１１）と、制御部（ＭＣＵ１７）とを備え、制御部は、電流値が第１の閾値以下である場合、及び、第１の閾値より大きい第２の閾値を超える場合には、発振回路５を第１のデューティ比で駆動し、電流値が第１の閾値を超え、かつ、第２の閾値以下の場合には、発振回路５を所定時間に亘って、第１のデューティ比より大きい第２のデューティ比で駆動し、かつ、所定時間が経過するまでに受信部が受電通知を受信した場合には、所定時間経過後、さらに発振回路５を第２のデューティ比で駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リモコンなどの給電対象装置に給電するための非接触給電装置、非接触給電システム及びその制御方法に関する。

電子機器の二次電池の充電のため、電子機器に非接触（ワイヤレス）で電力を供給する給電装置が知られている。当該給電装置においては、給電コイルに発振回路から電流を供給して交番磁界を発生させ、当該交番磁界により給電対象装置である電子機器の受電コイルに誘導電流を発生させている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された非接触給電装置においては、非給電時の消費電力を低減するために、非給電時には発振回路を間欠的に駆動し、給電時には発振回路を連続的に駆動している。

特開２０００−１６６１２９号公報

特許文献１に記載された非接触給電装置においては、非接触給電装置の入力電流値により、給電時と非給電時とを判別している。このような非接触給電装置が、工作機械などの周辺で使用される場合、工作機械などから発生する金属片などの異物が、当該非接触給電装置に設置される場合がある。この場合、非接触給電装置の入力電流値が上昇することがあり得る。そして、入力電流値の上昇を検知した非接触給電装置は給電時であると判断し、連続的な給電を開始するため、当該異物が渦電流損により連続的に加熱されて、非接触給電装置が破損することがあり得る。また、当該連続的な給電により、無駄に電力が消費される。さらに、給電時には電磁波が発生し、当該電磁波が周辺機器に対するノイズとなり得る。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、給電対象装置の設置を正確に検知することができる非接触給電装置、非接触給電システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る非接触給電装置は、給電対象装置に給電するための非接触給電装置であって、電磁結合により前記給電対象装置に給電する給電コイルと、前記給電コイルを駆動する発振回路と、前記給電コイルに入力される電流値を検出するための電流検出回路と、前記給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部と、前記電流検出回路で検出された電流値及び前記受信部で受信された前記受電通知に基づき前記発振回路の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電流値が第１の閾値以下、又は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超える場合には、前記発振回路を第１のデューティ比で駆動し、前記電流値が前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値以下の場合には、前記発振回路を所定時間に亘って、前記第１のデューティ比より大きい第２のデューティ比で駆動し、かつ、前記所定時間が経過するまでに前記受信部が前記受電通知を受信した場合には、前記所定時間経過後、さらに、前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動する。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置においては、給電コイルに入力される電流値に加えて、給電対象装置からの受電通知をも用いて、給電対象装置の設置を検知しているため、正確に給電対象装置の設置を検知することができる。

また、本発明の一態様に係る非接触給電装置は、前記制御部は、前記受信部が前記所定時間が経過するまでに前記受電通知を受信しなかった場合には、前記所定時間経過後、前記電流値が前記第１の閾値以下となるまで、前記発振回路を前記第１のデューティ比以下の第３のデューティ比で駆動してもよい。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置においては、給電対象装置以外の異物が設置されていることを、受電通知が受信されないことによって検知することができる。したがって、非接触給電装置に異物が設置されている場合に、大きいデューティ比で給電することが抑制されるため、電磁波ノイズ及び電力消費が抑制され、かつ、非接触給電装置に設置された異物が加熱されることが抑制される。

また、本発明の一態様に係る非接触給電装置は、前記制御部は、前記所定時間経過後に前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動しており、かつ、前記電流値が前記第１の閾値以下となった場合には、前記発振回路を前記第１のデューティ比で駆動してもよい。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置においては、給電中の給電対象装置が取り外された場合に大きなデューティ比で給電を続けることが抑制される。したがって、電磁波ノイズ及び電力消費が抑制される。

また、本発明の一態様に係る非接触給電装置は、前記制御部は、前記電流値が前記第２の閾値を超えた場合、前記電流値が前記第１の閾値以下となるまで、前記発振回路を前記第１のデューティ比以下の第４のデューティ比で駆動してもよい。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置においては、異物が設置されている場合に、大きなデューティ比で給電をすることが抑制される。

また、本発明の一態様に係る非接触給電装置は、前記第２のデューティ比は１としてもよい。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置においては、給電対象装置が設置された場合に、連続的に給電されるため、より高速に給電を行うことができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る非接触給電システムは、上記いずれかに記載の非接触給電装置と、前記給電対象装置とを備える。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電システムにおいては、給電コイルに入力される電流値に加えて、給電対象装置からの受電通知をも用いて、給電対象装置の設置を検知しているため、正確に給電対象装置の設置を検知することができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る非接触給電装置の制御方法は、給電対象装置に給電するための非接触給電装置の制御方法であって、前記非接触給電装置は、電磁結合により前記給電対象装置に給電する給電コイルと、前記給電コイルを駆動する発振回路と、前記給電コイルに入力する電流値を検出するための電流検出回路と、前記給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部とを備え、前記制御方法は、前記電流値が第１の閾値以下、又は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超える場合には、前記発振回路を第１のデューティ比で駆動し、前記電流値が前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値以下の場合には、前記発振回路を所定時間に亘って、前記第１のデューティ比より大きい第２のデューティ比で駆動し、かつ、前記所定時間が経過するまでに前記受信部が前記受電通知を受信した場合には、前記所定時間経過後、さらに、前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動する。

これにより、本発明の一態様に係る非接触給電装置の制御方法においては、給電コイルに入力される電流値に加えて、給電対象装置からの受電通知をも用いて、給電対象装置の設置を検知しているため、正確に給電対象装置の設置を検知することができる。

なお、本発明は、装置及び制御方法として実現できるだけでなく、制御方法におけるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。また、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現すること、及び、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現することもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

本発明により、給電対象装置の設置を正確に検知することができる非接触給電装置、非接触給電システム及びその制御方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る非接触給電システムの外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。 図３は、実施の形態に係る非接触給電装置を構成する充電ステーションの給電対象装置であるリモコンの構成を示す回路図である。 図４は、実施の形態に係る非接触給電装置の動作を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態に係る非接触給電装置にリモコン及び異物が設置されない場合における給電信号及び電流値ＩＬの状態を示すタイミングチャートである。 図６は、実施の形態に係る非接触給電装置にリモコンが設置された場合における給電信号、電流値ＩＬ及び受電通知の状態を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態に係る非接触給電装置に異物が設置された場合における給電信号、電流値ＩＬ及び受電通知の状態を示すタイミングチャートである。 図８は、実施の形態に係る非接触給電装置に異物が設置された場合における給電信号及び電流値ＩＬの状態を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

（実施の形態）
以下、実施の形態に係る非接触給電装置について、図面を用いて説明する。

［１．非接触給電システムの概要］
まず、本実施の形態に係る非接触給電システムの概要について図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る非接触給電システムの外観を示す斜視図である。

図１には、本実施の形態に係る非接触給電システムを構成する充電ステーション２及び、産業用機械のリモコン３が示される。

リモコン３は、産業用機械の操作を遠隔で行うためのワイヤレスの操作端末である。

充電ステーション２は、リモコン３を電磁結合により充電するための非接触給電装置の構成機器である。本実施の形態においては、リモコン３は、図１の矢印の向きに移動されて充電ステーション２に設置された場合に、充電ステーション２から給電される。

［２．非接触給電装置の構成］
次に、本実施の形態に係る非接触給電装置の構成について、図２を用いて説明する。

図２は、本実施の形態に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。

図２に示されるように、非接触給電装置１は、充電ステーション２及び無線通信部１１を備える。

無線通信部１１は、給電対象装置であるリモコン３が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部である。なお、無線通信部１１は、リモコン３などへ信号を送信する機能を備えてもよい。無線通信部１１としては、例えば、リモコン３の操作対象である産業用機械が備える無線通信部を用いることができる。なお、無線通信部１１は、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントから構成されてもよい。また、無線通信部１１は、充電ステーション２に内蔵されてもよい。

また、図２に示されるように、充電ステーション２は、電力入力端子１３、電流検出回路４、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１７、サブ電源１５、発振回路５及び給電コイル２２を備える。

電力入力端子１３は、充電ステーション２で使用される電力を供給するための端子である。電力入力端子１３には、例えば、電圧が２４Ｖである直流電力が入力される。なお、電力入力端子１３への電力は、リモコン３の操作対象である産業用機械から供給されてもよいし、それ以外の電源から供給されてもよい。

電流検出回路４は、給電コイル２２に入力される電流値を検出するための回路である。電流検出回路４は、給電コイル２２に入力される電流値に対応する電流値として、充電ステーション２に入力される電流値を検出して、検出された電流値に対応するアナログ信号をＭＣＵ１７に出力する。

ＭＣＵ１７は、電流検出回路４で検出される電流値及び無線通信部１１で受信された受電通知に基づき発振回路５の動作を制御する制御部である。ＭＣＵ１７は、発振回路５に給電信号を出力して、発振回路５の動作を制御する。発振回路５は、入力された給電信号がオン状態であれば駆動され、オフ状態であれば駆動されない。

サブ電源１５は、発振回路５に電力を供給するための電源である。サブ電源１５は、電力入力端子１３から入力される電力を、発振回路５内の機器が必要とする電圧（例えば、１２Ｖ）の電力に変換して発振回路５に供給する。

発振回路５は、給電コイル２２を駆動するための回路である。より具体的には、発振回路５は、給電コイル２２に正弦波状の電流を流すための回路である。

給電コイル２２は、発振回路５から正弦波状の電流が供給されることにより、交番磁界を発生するコイルである。当該交番磁界により給電対象装置であるリモコン３の受電コイルに誘導電流が発生する。そして、当該誘導電流により、リモコン３内の二次電池が充電される。

また、図２に示されるように、電流検出回路４は、抵抗１２及び電流モニタ１４を備える。

抵抗１２は、電流検出用の抵抗素子であって、微小な抵抗値を有する。

電流モニタ１４は、抵抗１２に流れる電流値を検出し、かつ、当該電流値に対応するアナログ信号をＭＣＵ１７に出力するモニタである。抵抗１２に流れる電流値は、抵抗１２の両端間の電圧値と、抵抗１２の抵抗値とに基づいて、電流モニタ１４により検出される。

また、図２に示されるように、発振回路５は、２相発振器１６、ゲートドライバ１８、スイッチング素子１９及び２０、並びに、共振部コンデンサ２１を備える。

２相発振器１６は、２相のパルス信号をゲートドライバ１８に出力する発振器である。２相発振器１６の動作は、ＭＣＵ１７によって制御される。

スイッチング素子１９及び２０は、入力される信号によって、導通状態と非導通状態とを切り替えることができる素子であり、ハーフブリッジ回路を形成する。本実施の形態においては、スイッチング素子１９及び２０は、電界効果トランジスタから構成される。

ゲートドライバ１８は、２相発振器１６から出力される２相のパルス信号に基づいて、スイッチング素子１９及び２０のゲート電極にパルス信号を出力することにより、スイッチング素子１９及び２０を交互に導通させる回路である。これにより、共振部コンデンサ２１及び給電コイル２２に交番電流が流れる。

共振部コンデンサ２１は、給電コイル２２と共に共振回路を形成するコンデンサである。スイッチング素子１９及び２０によって生成される矩形波状の交番電流が、共振部コンデンサ２１及び給電コイル２２によって、正弦波状の交番電流とされる。

［３．給電対象装置の構成］
次に、非接触給電装置１を構成する充電ステーション２の給電対象装置であるリモコン３の構成について図３を用いて説明する。

図３は、本実施の形態に係る非接触給電装置１を構成する充電ステーション２の給電対象装置であるリモコン３の構成を示す回路図である。

図３に示されるように、リモコン３は、充電ステーション２から受電するための構成要素として、受電コイル３１、共振部コンデンサ３２、ダイオードブリッジ３３、低損失レギュレータ３４、電力出力端子３５、定電流定電圧回路３６及び二次電池３８を備える。

また、リモコン３は、産業用機械の操作などのための構成要素として、電源供給回路３７、無線通信部４０、リモコン制御部４１、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）４２、ロータリエンコーダ４３、スイッチ４４及びＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４５を備える。

受電コイル３１は、充電ステーション２の給電コイル２２によって生成された交番磁界を受けて、誘導電流を発生するコイルである。

共振部コンデンサ３２は、受電コイル３１と共に共振回路を形成するコンデンサである。

ダイオードブリッジ３３は、受電コイル３１及び共振部コンデンサ３２から構成される共振回路を流れる交番電流を整流するための回路である。

低損失レギュレータ３４は、ダイオードブリッジ３３から出力された電圧を一定化して、電力出力端子３５に出力するための回路である。

電力出力端子３５は、低損失レギュレータ３４によって電圧が一定化された直流電力を出力するための端子である。

定電流定電圧回路３６は、電力出力端子３５から出力される直流電力の電圧及び電流を一定化して二次電池３８及び電源供給回路３７に供給する回路である。なお、定電流定電圧回路３６の出力側（二次電池３８側）には、二次電池３８から受電コイル３１側に電流が逆戻りすることを防止するためのダイオードを設けてもよい。

二次電池３８は、定電流定電圧回路３６から電力供給がある場合には、電力を蓄積し、定電流定電圧回路３６からの電力供給がない場合には、電源供給回路３７に電力を供給する電池である。本実施の形態においては、二次電池３８の負極は、アース３９に接続される。

電源供給回路３７は、定電流定電圧回路３６又は二次電池３８から供給される電力の電圧及び電流を、無線通信部４０、リモコン制御部４１及びＦＰＧＡ４２に入力するための電圧及び電流に変換して出力する回路である。

ロータリエンコーダ４３は、リモコン３に設けられた回転式の操作部の操作量を表す信号をＦＰＧＡ４２に出力するセンサである。ロータリエンコーダ４３は、例えば、産業用機械の駆動量などを表す信号の出力に用いられる。

スイッチ４４は、リモコン３に設けられたスイッチであり、操作者の操作に基づいた信号をＦＰＧＡ４２に出力する。スイッチ４４によって、例えば、リモコン３の電源をオン状態（起動状態）又はオフ状態（停止状態）とすることができるように構成されてもよい。

ＬＥＤ４５は、リモコン３に設けられた発光素子であり、リモコン３の状態などを操作者に示すために用いられる。例えば、ＬＥＤ４５によって、リモコン３の電源がオン状態又はオフ状態であることが表示される。

無線通信部４０は、リモコン３が充電ステーション２から受電を開始した場合に受電通知を送信する送信部である。また、無線通信部４０は、リモコン３のスイッチ４４などに対する操作者の操作に基づいて、操作対象である産業用機械を操作するための信号を非接触給電装置１の無線通信部１１に送信する。なお、無線通信部４０は、非接触給電装置１の無線通信部１１などから送信された信号を受信する機能を備えてもよい。また、無線通信部４０は、例えば、無線ＬＡＮを用いて通信を行ってもよい。

リモコン制御部４１は、ＦＰＧＡ４２などから出力される信号に基づいて、無線通信部４０及びＦＰＧＡ４２を制御する処理部である。リモコン制御部４１は、リモコン３が充電ステーション２から受電を開始した場合に、無線通信部４０に受電通知を送信させる。なお、受電の開始は、例えば、定電流定電圧回路３６などに流れる電流を検出することにより検知される。また、リモコン制御部４１は、リモコン３のスイッチ４４などに対する操作者の操作に基づいた信号をＦＰＧＡ４２から受けて、当該信号に基づいた信号を無線通信部４０に送信させる。また、リモコン制御部４１は、スイッチ４４の操作に基づいて、リモコン３のオン状態又はオフ状態への切り替えを行う。さらに、リモコン３のオフ状態からオン状態への切り替えは、充電ステーション２からの受電の開始を検知した場合に、リモコン制御部４１によって自動的に行われてもよい。また、リモコン３のオン状態からオフ状態への切り替えは、予め定められた期間、リモコン３の操作又は受電が行われなかった場合に、リモコン制御部４１によって自動的に行われてもよい。

ＦＰＧＡ４２は、リモコン３のスイッチ４４などに対する操作者の操作に基づいた信号、及び、リモコン制御部４１から出力される信号を受信して、制御を行う集積回路である。ＦＰＧＡ４２は、スイッチ４４などから受信した信号をリモコン制御部４１に出力し、かつ、当該信号及びリモコン制御部４１から受信した信号に基づいてＬＥＤ４５の点灯及び消灯を行う。

［４．非接触給電装置の動作］
次に、本実施の形態に係る非接触給電装置１の動作について図４を用いて説明する。

図４は、本実施の形態に係る非接触給電装置１の動作を示すフローチャートである。

図２に示される非接触給電装置１のＭＣＵ１７は、まず、図４に示されるように、発振回路５を第１のデューティ比Ｄ１で間欠的に駆動する（Ｓ１）。これにより、給電コイル２２に交番電流が流れる。なお、第１のデューティ比Ｄ１は、非接触給電装置１に給電対象装置であるリモコン３が設置されたことを検出できる範囲の値に設定される。第１のデューティ比Ｄ１は、非接触給電装置１に異物が設置された場合の異物の加熱、電磁波ノイズの発生、及び、電力消費の観点から極力小さい値に設定されてもよい。

発振回路５が第１のデューティ比Ｄ１で間欠的に駆動されると、電流検出回路４によって、充電ステーション２に入力される電流値が検出される。そして、当該電流値から、給電コイル２２に入力される電流値ＩＬが求められる（Ｓ２）。なお、給電コイル２２に入力される電流値は、給電コイル２２に入力される電流値と充電ステーション２に入力される電流値との関係を予め求めておくことにより、充電ステーション２に入力される電流値から求められる。具体的には、給電コイル２２に入力される電流値と充電ステーション２に入力される電流値との関係を示すテーブルなどがＭＣＵ１７内のメモリに記録される。そして、検出された電流値及び当該テーブルに基づいて、ＭＣＵ１７が、給電コイル２２に入力される電流値を求める。

次に、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬと第１の閾値Ｉ１及び第２の閾値Ｉ２とを比較する。ここで、第１の閾値Ｉ１及び第２の閾値Ｉ２は、それぞれ、給電対象装置であるリモコン３が、充電ステーション２に設置された場合に給電コイル２２に流れると想定される電流値の下限値及び上限値である。第１の閾値Ｉ１及び第２の閾値Ｉ２は、例えば、数１０ｍＡから数１００ｍＡ程度の範囲内の値に定められる。

ＭＣＵ１７は、充電ステーション２に入力される電流値から、給電コイル２２に入力される電流値を求めて、上記各閾値と比較することができる。また、ＭＣＵ１７は、上記各閾値を、上記各閾値の電流が給電コイル２２に入力される場合に充電ステーションに入力される電流値に変換して、当該変換された各閾値と、検出された充電ステーション２に入力される電流値とを比較してもよい。

ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下であることを検知した場合（Ｓ２で、ＩＬ≦Ｉ１）には、動作開始時の工程（Ｓ１）に戻り、第１のデューティ比Ｄ１で発振回路５の駆動を継続する。

また、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下であることを検知した場合（Ｓ２で、Ｉ１＜ＩＬ≦Ｉ２）には、発振回路５を第１のデューティ比Ｄ１より大きい第２のデューティ比Ｄ２（１≧Ｄ２＞Ｄ１）で駆動する（Ｓ３）。ここで、第２のデューティ比Ｄ２は、リモコン３の二次電池３８が十分に充電される程度のデューティ比に設定される。

ＭＣＵ１７は、発振回路５を第２のデューティ比Ｄ２で所定時間に亘って駆動する間に、非接触給電装置１の無線通信部１１がリモコン３から受電通知を受信したか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、ＭＣＵ１７が、受電通知を受信した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、充電ステーション２にリモコン３が設置されていると判断して、所定時間が経過した後も、さらに、第２のデューティ比Ｄ２での発振回路５の駆動を継続する。第２のデューティ比Ｄ２で発振回路５が駆動している間に、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬと第１の閾値Ｉ１とを比較する（Ｓ５）。ここで、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１より大きい場合（Ｓ５でＮｏ）には、第２のデューティ比Ｄ２での発振回路５の駆動を継続しながら、電流値ＩＬと第１の閾値Ｉ１との比較を繰り返す。一方、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下である場合（Ｓ５でＹｅｓ）には、リモコン３が充電ステーション２から取り外されたと判断して、動作開始時の工程（Ｓ１）に戻る。

また、上記工程Ｓ４において、所定時間が経過するまでに、ＭＣＵ１７が受電通知を受信しなかった場合（Ｓ４でＮｏ）、ＭＣＵ１７は、充電ステーション２に、リモコン３以外の異物が設置されたと判断して、発振回路５の駆動のデューティ比を第１のデューティ比Ｄ１以下の第３のデューティ比Ｄ３（Ｄ３≦Ｄ１）に切り替える（Ｓ６）。そして、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となるまで、すなわち、異物が撤去されたと判断されるまで、第３のデューティ比Ｄ３での発振回路５の駆動を継続する（Ｓ５）。また、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下になったことを検知した場合（Ｓ５でＹｅｓ）には、異物が撤去されたと判断して動作開始時の工程（Ｓ１）に戻る。

また、上記工程Ｓ２で、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第２の閾値Ｉ２を超えることを検知した場合（Ｓ２でＩＬ＞Ｉ２）には、充電ステーション２に異物が設置されたと判断し、第１のデューティ比Ｄ１以下の第４のデューティ比Ｄ４（Ｄ４≦Ｄ１）で発振器５を駆動する（Ｓ７）。そして、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となるまで、すなわち、異物が撤去されたと判断されるまで、第４のデューティ比Ｄ４での発振回路５の駆動を継続する（Ｓ５）。また、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となったと判断した場合（Ｓ５でＹｅｓ）には、異物が撤去されたと判断して動作開始時の工程（Ｓ１）に戻る。

［５．動作例］
次に、上述した非接触給電装置１の動作例について説明する。

［５−１．動作例１］
まず、非接触給電装置１（充電ステーション２）にリモコン３などが設置されない場合の動作例について、図５を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係る非接触給電装置１にリモコン３及び異物が設置されない場合における給電信号及び電流値ＩＬの状態を示すタイミングチャートである。

図５に示されるように、非接触給電装置１において、ＭＣＵ１７から発振回路５に、第１のデューティ比Ｄ１（周期Ｔ０）で間欠的にオン状態となる給電信号が出力される（図５のｔ１１からｔ１２、ｔ１３からｔ１４、ｔ１５からｔ１６、及び、ｔ１７からｔ１８の各期間参照）。当該給電信号に伴い、発振回路５が第１のデューティ比Ｄ１で駆動される。すなわち、非接触給電装置１は、第１のデューティ比Ｄ１で給電を行う。ここで、非接触給電装置１（充電ステーション２）にリモコン３及び異物が設置されていないので、電流値ＩＬは、第１の閾値Ｉ１以下となる。したがって、ＭＣＵ１７は、引き続き、第１のデューティ比Ｄ１で間欠的にオン状態となる給電信号を出力する。

なお、図５に示される例では、第１のデューティ比Ｄ１で間欠的にオン状態となる給電信号の波形として、周期の最初にオン状態のパルスがある波形が示されたが、給電信号の波形はこれに限られない。例えば、周期の途中でオン状態となる波形であってもよいし、一周期内に複数のオン状態のパルスを有する波形であってもよい。また、ここでは周期を一定にして給電信号のオン時間の長さを変更することにより、デューティ比を変更しているが、給電信号のオン時間を一定とし、周期の長さを変更することによりデューティ比を変更するよう構成してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、給電対象装置であるリモコン３などが設置されない場合には、小さいデューティ比Ｄ１で給電を行うため、電磁波ノイズの発生及び電力消費が抑制される。

［５−２．動作例２］
次に、非接触給電装置１にリモコン３が設置された場合の動作例について、図６を用いて説明する。

図６は、本実施の形態に係る非接触給電装置１にリモコン３が設置された場合における給電信号、電流値ＩＬ及び受電通知の状態を示すタイミングチャートである。

上述したとおり、非接触給電装置１において、ＭＣＵ１７から発振回路５に、第１のデューティ比Ｄ１で間欠的にオン状態となる給電信号が出力される。ここで、図６の時点ｔ２１において非接触給電装置１にリモコン３が設置されている場合には、電流値ＩＬは、第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となるため、ＭＣＵ１７は、第１のデューティ比Ｄ１より大きい第２のデューティ比Ｄ２の給電信号を出力する。なお、図６においては、第２のデューティ比Ｄ２を１とする例（すなわち、給電信号を連続的にオン状態とする例）が示されている。

非接触給電装置１によって、第２のデューティ比Ｄ２で給電されると、リモコン３のリモコン制御部４１は、受電の開始を検知して、無線通信部４０に受電通知を送信させる（図６の時点ｔ２２参照）。非接触給電装置１のＭＣＵ１７は、第２のデューティ比Ｄ２での給電を開始してから、所定時間ＴＡ（図６の時点ｔ２１から時点ｔ２３までの時間）が経過するまでに、受電通知の受信を検知した場合に、第２のデューティ比Ｄ２での給電を継続する。ここで、リモコン３が電源オフ状態で非接触給電装置１に設置される場合、リモコン３に第２のデューティ比Ｄ２で給電が開始されてから、リモコン３が起動して受電通知を送信するまでに準備時間ＴＢ（図６の時点ｔ２１から時点ｔ２２までの時間）が必要とされる。そのため、上記所定時間ＴＡは、上記準備時間ＴＢより長く時間に設定される必要がある。なお、上記準備時間ＴＢは、例えば、２０〜３０秒程度である。

そして、リモコン３が、非接触給電装置１から取り外される場合（図６の時点ｔ２４参照）には、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下の値となる。ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となったことを検知すると、給電信号を第１のデューティ比Ｄ１に低減する（図６の時点ｔ２５以降参照）。

以上のように、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、給電対象装置であるリモコン３が設置されたこと、及び、取り外されたことを正確に検知して、リモコン３が設置されている場合に、適切に給電を行うことができる。

［５−３．動作例３］
次に、非接触給電装置１に金属片などの異物が設置された場合の動作例について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施の形態に係る非接触給電装置１に異物が設置された場合における給電信号、電流値ＩＬ及び受電通知の状態を示すタイミングチャートである。

図７の時点ｔ３１において、非接触給電装置１に異物が設置されている場合でも、図７に示されるように、電流値ＩＬが、第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となることがある。この場合、非接触給電装置１は、第２のデューティ比Ｄ２で給電を開始するが、第２のデューティ比Ｄ２で給電を開始してから所定時間ＴＡが経過するまでに、非接触給電装置１は、受電通知を受信しない。したがって、非接触給電装置１は、所定時間ＴＡが経過した後、第１のデューティ比Ｄ１以下の第３のデューティ比Ｄ３（Ｄ３≦Ｄ１）での給電を行う（図７の時点ｔ３２から時点３７参照）。また、第３のデューティ比Ｄ３での給電が開始された後も、電流値ＩＬが、第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となる場合があり得る。この場合、ＭＣＵ１７は、異物が撤去されていないと判断し、第３のデューティ比Ｄ３での給電を継続する。そして、電流値ＩＬが一旦第１の閾値Ｉ１以下となれば（図７の時点ｔ３７以降参照）、ＭＣＵ１７は、異物が撤去されたと判断して、第１のデューティ比Ｄ１に切り替える。それ以降に電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となれば、第２のデューティ比Ｄ２で給電を行う。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、電流値ＩＬをリモコン３が設置された場合と同程度とするような異物が設置された場合においても、第２のデューティ比Ｄ２での給電を継続することが抑制される。したがって、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、電磁波ノイズ及び電力消費が抑制され、かつ、非接触給電装置１に設置された異物が加熱されることが抑制される。

［５−４．動作例４］
次に、非接触給電装置１に金属片などの異物が設置された場合の他の動作例について、図８を用いて説明する。

図８は、本実施の形態に係る非接触給電装置１に異物が設置された場合における給電信号及び電流値ＩＬの状態を示すタイミングチャートである。

図８に示されるように、時点ｔ４１において、非接触給電装置１に異物が設置されている場合、電流値ＩＬが第２の閾値Ｉ２を超える場合がある。この場合、ＭＣＵ１７は、異物が設置されていると判断して、第１のデューティ比Ｄ１以下の第４のデュイーティ比Ｄ４（Ｄ４≦Ｄ１）での給電を続ける。さらに、この場合、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となっても（図８の時点ｔ４３から時点ｔ４４の期間参照）、ＭＣＵ１７は、異物が撤去されていないと判断して、第４のデューティ比Ｄ４での給電を続ける。そして、電流値ＩＬが一旦第１の閾値Ｉ１以下となれば（図８の時点ｔ４５以後）、ＭＣＵ１７は、異物が撤去されたと判断し、第１のデューティ比Ｄ１に切り替えて給電する。また、それ以降に電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下となれば（図８の時刻ｔ４７以降参照）、ＭＣＵ１７は第２のデューティ比Ｄ２で給電を行う。

以上のように、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、異物とリモコン３とを正確に判別することができる。

［６．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る非接触給電装置１は、電磁結合によりリモコン３に給電する給電コイル２２と、給電コイル２２を駆動する発振回路５と、給電コイル２２に入力される電流値ＩＬを検出するための電流検出回路４とを備える。さらに、非接触給電装置１は、リモコン３が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する無線通信部１１と、電流検出回路４で検出された電流値ＩＬ及び無線通信部１１で受信された受電通知に基づき発振回路５の動作を制御するＭＣＵ１７とを備える。ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下、又は、第１の閾値Ｉ１より大きい第２の閾値Ｉ２を超える場合には、発振回路５を第１のデューティ比Ｄ１で駆動する。また、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１を超え、かつ、第２の閾値Ｉ２以下の場合には、発振回路５を所定時間ＴＡに亘って、第１のデューティ比Ｄ１より大きい第２のデューティ比Ｄ２で駆動する。ＭＣＵ１７は、さらに、所定時間ＴＡが経過するまでに無線通信部１１が受電通知を受信した場合には、所定時間ＴＡ経過後、発振回路５を第２のデューティ比Ｄ２で継続して駆動する。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、給電コイル２２に入力される電流値に加えて、給電対象装置であるリモコン３からの受電通知をも用いて、リモコン３の設置を検知しているため、正確にリモコン３の設置を検知することができる。

また、本実施の形態に係る非接触給電装置１において、ＭＣＵ１７は、所定時間ＴＡが経過するまでに受電通知が受信されなかった場合には、所定時間ＴＡ経過後、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となるまで、発振回路５を第３のデューティ比Ｄ３で駆動する。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、リモコン３以外の異物が設置されていることを、受電通知が受信されないことによって検知することができる。したがって、非接触給電装置１に異物が設置されている場合に、大きいデューティ比で給電することが抑制されるため、電磁波ノイズ及び電力消費が抑制され、かつ、非接触給電装置１に設置された異物が加熱されることが抑制される。第３のデューティ比Ｄ３を第１のデューティ比Ｄ１より小さくしておけば、より安全性を高め、消費される電力、及び、発生される電磁波ノイズを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る非接触給電装置１において、ＭＣＵ１７は、所定時間ＴＡ経過後に発振回路５を第２のデューティ比Ｄ２で駆動しており、かつ、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となった場合には、発振回路５を第１のデューティ比Ｄ１で駆動する。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、給電中のリモコン３が取り外された場合に大きなデューティ比で給電を続けることが抑制される。したがって、電磁波ノイズ及び電力消費が抑制される。

また、本実施の形態に係る非接触給電装置１において、ＭＣＵ１７は、電流値ＩＬが第２の閾値Ｉ２を超えた場合、電流値ＩＬが第１の閾値Ｉ１以下となるまで、発振回路５を第４のデューティ比Ｄ４で駆動する。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、異物が設置されている場合に、大きなデューティ比で給電をすることが抑制される。第４のデューティ比Ｄ４を第１のデューティ比Ｄ１より小さくすれば、より安全性を高め、消費される電力、及び、発生される電磁波ノイズを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る非接触給電装置１において、第２のデューティ比は１である。

これにより、本実施の形態に係る非接触給電装置１においては、リモコン３が設置された場合に、連続的に給電されるため、より高速に給電を行うことができる。

（変形例など）
以上、本発明の非接触給電装置１について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

非接触給電装置１にＬＥＤを設けて、異物が設置されていると判断した場合（図４のＳ２でＩＬ＞Ｉ２、又は、Ｓ４でＮｏ）には、当該ＬＥＤが赤色などで発光するように動作させてもよい。これにより、ユーザが異物の設置を検知し易くなる。また、正常時には、当該ＬＥＤを赤色以外の緑色などで発光させてもよい。

本発明は、産業用機械のリモコンを給電対象装置とする非接触給電装置などに利用することができる。

１ 非接触給電装置
２ 充電ステーション
３ リモコン
４ 電流検出回路
５ 発振回路
１１、４０ 無線通信部
１２ 抵抗
１３ 電力入力端子
１４ 電流モニタ
１５ サブ電源
１６ ２相発振器
１７ ＭＣＵ
１８ ゲートドライバ
１９、２０ スイッチング素子
２１、３２ 共振部コンデンサ
２２ 給電コイル
３１ 受電コイル
３３ ダイオードブリッジ
３４ 低損失レギュレータ
３５ 電力出力端子
３６ 定電流定電圧回路
３７ 電源供給回路
３８ 二次電池
３９ アース
４１ リモコン制御部
４２ ＦＰＧＡ
４３ ロータリエンコーダ
４４ スイッチ
４５ ＬＥＤ

Claims (7)

1. 給電対象装置に給電するための非接触給電装置であって、
   電磁結合により前記給電対象装置に給電する給電コイルと、
   前記給電コイルを駆動する発振回路と、
   前記給電コイルに入力される電流値を検出するための電流検出回路と、
   前記給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部と、
   前記電流検出回路で検出された電流値及び前記受信部で受信された前記受電通知に基づき前記発振回路の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記電流値が第１の閾値以下、又は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超える場合には、前記発振回路を第１のデューティ比で駆動し、
   前記電流値が前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値以下の場合には、前記発振回路を所定時間に亘って、前記第１のデューティ比より大きい第２のデューティ比で駆動し、かつ、前記所定時間が経過するまでに前記受信部が前記受電通知を受信した場合には、前記所定時間経過後、さらに、前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動する
   非接触給電装置。
2. 前記制御部は、
   前記受信部が前記所定時間が経過するまでに前記受電通知を受信しなかった場合には、前記所定時間経過後、前記電流値が前記第１の閾値以下となるまで、前記発振回路を前記第１のデューティ比以下の第３のデューティ比で駆動する
   請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記制御部は、前記所定時間経過後に前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動しており、かつ、前記電流値が前記第１の閾値以下となった場合には、前記発振回路を前記第１のデューティ比で駆動する
   請求項１又は２に記載の非接触給電装置。
4. 前記制御部は、前記電流値が前記第２の閾値を超えた場合、前記電流値が前記第１の閾値以下となるまで、前記発振回路を前記第１のデューティ比以下の第４のデューティ比で駆動する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
5. 前記第２のデューティ比は１である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電装置と、
   前記給電対象装置とを備える
   非接触給電システム。
7. 給電対象装置に給電するための非接触給電装置の制御方法であって、
   前記非接触給電装置は、
   電磁結合により前記給電対象装置に給電する給電コイルと、
   前記給電コイルを駆動する発振回路と、
   前記給電コイルに入力する電流値を検出するための電流検出回路と、
   前記給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する受信部とを備え、
   前記制御方法は、
   前記電流値が第１の閾値以下、又は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超える場合には、前記発振回路を第１のデューティ比で駆動し、
   前記電流値が前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値以下の場合には、前記発振回路を所定時間に亘って、前記第１のデューティ比より大きい第２のデューティ比で駆動し、かつ、前記所定時間が経過するまでに前記受信部が前記受電通知を受信した場合には、前記所定時間経過後、さらに、前記発振回路を前記第２のデューティ比で駆動する
   制御方法。

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