JP2016192901A - 検知装置、送電装置、受電装置、給電システム、検知方法および検知プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検知装置は、外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求めるとともに、その求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う検知部を備えている。
【選択図】図2
Description
本開示の一実施の形態に係る検知プログラムは、外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知ステップを、コンピュータに実行させるようにしたものである。この検知ステップでは、Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、導体または他の回路がコイルの近傍に存在するのか否かを検知する。また、Q値が測定される際の周波数が、上記回路における共振周波数と略一致するように、上記回路が調整されている。
1.第1の実施の形態(演算処理部:直列共振回路のコイル両端電圧とLC間電圧との比からQ値を計算した例)
2.第2の実施の形態(演算処理部:半値幅法によりQ値を計算した例)
3.第3の実施の形態(演算処理部:インピーダンスの実部成分と虚部成分との比からQ値を計算した例)
4.その他(種々の変形例)
(非接触電力伝送システムの説明)
本開示の第1の実施の形態(以下、「本例」ともいう)では、非接触電力伝送システム(非接触給電システム)の送電装置または受電装置を用いて、これらの装置の近くに存在する金属などの導体やコイルを含む回路を検知するための構成および方法を説明する。以下、金属などの導体やコイルを含む回路を検知することを、「導体等を検知する」ともいう。なお、本明細書でいう導体には、広義の導体すなわち半導体も含まれる。
図2は、本開示の第1の実施の形態に係る送電装置に設けられる検知装置(検知回路)の構成例を示すブロック図である。この検知回路により、金属等の導体やコイルを含む回路を検知する。検知回路(検知装置)が設けられた送電装置は、検知装置(電磁結合状態検知装置)の一例である。
次に、実際に送電装置1の送電コイル6の近くに金属物を置いたときの、Q値の測定結果を説明する。
以上説明した第1の実施の形態によれば、1次側(送電装置)または2次側(受電装置)に内蔵した検知回路(検知装置)において、外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求め、その求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う。これにより、1次側(送電側)と2次側(受電側)とを組み合わせなくても、金属などの導体(半導体を含む)または電磁結合しているコイルを含む回路を検知することができる。よって、導体またはコイルを含む回路を、利便良く検知することが可能となる。
第1の実施の形態では、演算処理部23Aは、直列共振回路の送電コイルとコンデンサと間の電圧V1と、送電コイル両端の電圧V2とからQ値を求めているが、第2の実施の形態では、半値幅法によりQ値を求める。すなわち、第2の実施の形態の演算処理部23Aでは、共振回路(直列共振回路または並列共振回路)において半値幅法を用いることにより、この共振回路におけるQ値を求めるようになっている。
第3の実施の形態は、第1および第2の実施の形態と異なり、演算処理部23Aが、共振回路のインピーダンスの実部成分と虚部成分との比からQ値を計算する例である。本例では、自動平衡ブリッジ回路およびベクトル比検出器を用いて、インピーダンスの実部成分と虚部成分を求める。すなわち、第2の実施の形態の演算処理部23Aでは、自動平衡ブリッジ回路およびベクトル比検出器を用いて、共振回路のインピーダンスにおける実部成分および虚部成分をそれぞれ求めるとともに、これらの実部成分と虚部成分との比から、共振回路におけるQ値を求めるようになっている。
なお、上述した本開示の第1〜第3の実施の形態では、共振周波数でのQ値を測定しているが、多少検知感度が落ちることを許容すれば、Q値を測定する周波数は共振周波数と必ずしも一致している必要はなく、共振周波数からずれた周波数で測定したQ値を用いてもよい。
(1)
外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求めるとともに、その求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う検知部を備えた
検知装置。
(2)
前記検知部は、前記外部との電磁結合状態として、導体、または他のコイルを含む他の回路が、前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知する
上記(1)に記載の検知装置。
(3)
前記検知部は、
前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在することが検知された場合、
その検知物体が前記導体および前記他の回路のうちのいずれであるのかを更に検知する
上記(2)に記載の検知装置。
(4)
前記検知部は、前記コイルを介した外部との通信が可能であるのか否かの判定結果に基づいて、前記検知物体が前記導体および前記他の回路のうちのいずれであるのかを判断する
上記(3)に記載の検知装置。
(5)
前記検知部は、
前記外部との通信が可能であると判定された場合には、前記検知物体が前記他の回路であると判断するとともに、
前記外部との通信が可能ではないと判定された場合には、前記検知物体が前記導体であると判断する
上記(4)に記載の検知装置。
(6)
前記外部との通信を制御する通信制御部を備え、
前記検知部は、
前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在することが検知された場合、
前記検知物体に対して送信信号を出力するように前記通信制御部への指示を行うとともに、その送信信号に対する応答の有無に応じて、前記外部との通信が可能であるのか否かを判定する
上記(4)または(5)に記載の検知装置。
(7)
前記検知部は、
前記送信信号に対する応答が有った場合には、前記外部との通信が可能であると判定するとともに、
前記送信信号に対する応答が無かった場合には、前記外部との通信が可能ではないと判定する
上記(6)に記載の検知装置。
(8)
前記検知部は、
前記Q値またはその変化の度合いを求める演算処理部と、
前記演算処理部により求められたQ値またはその変化の度合いと所定の閾値とを比較することにより、前記外部との電磁結合状態を判定する判定部とを有する
上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の検知装置。
(9)
前記回路が、前記コイルとコンデンサとを含む共振回路であり、
前記演算処理部は、前記共振回路における前記コイルと前記コンデンサとの間の電圧である第1電圧と、前記共振回路における前記コイルの両端間の電圧である第2電圧との比から、前記共振回路におけるQ値を求める
上記(8)に記載の検知装置。
(10)
前記回路が、前記コイルとコンデンサとを含む共振回路であり、
前記演算処理部は、前記共振回路において半値幅法を用いることにより、前記共振回路におけるQ値を求める
上記(8)に記載の検知装置。
(11)
前記共振回路が直列共振回路であり、
前記演算処理部は、前記直列共振回路における共振周波数と、その共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√2倍となる帯域の周波数とに基づいて、前記半値幅法を用いて、前記直列共振回路におけるQ値を求める
上記(10)に記載の検知装置。
(12)
前記共振回路が並列共振回路であり、
前記演算処理部は、前記並列共振回路における共振周波数と、その共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して(1/√2)倍となる帯域の周波数とに基づいて、前記半値幅法を用いて、前記並列共振回路におけるQ値を求める
上記(10)に記載の検知装置。
(13)
前記回路が、前記コイルとコンデンサとを含む共振回路であり、
前記演算処理部は、自動平衡ブリッジ回路およびベクトル比検出器を用いて、前記共振回路のインピーダンスにおける実部成分および虚部成分をそれぞれ求めるとともに、前記実部成分と前記虚部成分との比から、前記共振回路におけるQ値を求める
上記(8)に記載の検知装置。
(14)
前記閾値は、前記導体および前記他の回路が前記コイルの近傍に存在しない条件下における、前記回路でのQ値に対応する
上記(8)ないし(13)のいずれかに記載の検知装置。
(15)
前記検知部は、前記回路におけるQ値と、前記回路におけるL値または前記電磁結合の際の結合係数であるk値とを併用して、前記外部との電磁結合状態についての検知を行う
上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の検知装置。
(16)
外部との電磁結合が可能な送電コイルと、
前記送電コイルを用いた送電を行う送電部と、
前記送電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求めるとともに、その求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う検知部と
を備えた送電装置。
(17)
外部との電磁結合が可能な受電コイルと、
前記受電コイルを用いた受電を行う受電部と、
前記受電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求めるとともに、その求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う検知部と
を備えた受電装置。
(18)
1または複数の受電装置と、前記受電装置に対して電磁結合を利用した電力伝送を行う1または複数の送電装置とを備え、
前記送電装置は、
外部との電磁結合が可能な送電コイルと、
前記送電コイルを用いた送電を行う送電部と
を有し、
前記受電装置は、
外部との電磁結合が可能な受電コイルと、
前記受電コイルを用いた受電を行う受電部と
を有し、
前記送電コイルもしくは前記受電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求めるとともにその求めた結果に基づいて外部との電磁結合状態についての検知を行う検知部が、前記送電装置および前記受電装置のうちの少なくとも一方に設けられている
給電システム。
(19)
前記検知部が、前記受電装置に設けられている
上記(18)に記載の給電システム。
(20)
外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いを求める第1ステップと、
前記第1ステップにおいて求めた結果に基づいて、外部との電磁結合状態についての検知を行う第2ステップと
を含む検知方法。
Claims (18)
- 外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知部を備え、
前記検知部は、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
検知装置。 - 前記回路が、前記コイルとコンデンサとを含む共振回路であり、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記共振回路における共振周波数と略一致するように、前記コイルのインダクタンスの値(L値)と、前記コンデンサのキャパシタンスの値(C値)とが、それぞれ調整されている
請求項1に記載の検知装置。 - 前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数からずれるように調整されている
請求項1または請求項2に記載の検知装置。 - 前記Q値の測定処理が、定期的に行われる
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の検知装置。 - ユーザ操作に応じて生成される、Q値測定の指示情報を含む入力信号に基づいて、前記Q値の測定処理が実行される
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の検知装置。 - 前記検知部は、検知物体が前記導体および前記他の回路のうちのいずれであるのかについても検知する
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の検知装置。 - 前記検知部は、前記コイルを介した外部との通信が可能であるのか否かの判定結果に基づいて、前記検知物体が前記導体および前記他の回路のうちのいずれであるのかを判断する
請求項6に記載の検知装置。 - 前記検知部は、
前記外部との通信が可能であると判定された場合には、前記検知物体が前記他の回路であると判断するとともに、
前記外部との通信が可能ではないと判定された場合には、前記検知物体が前記導体であると判断する
請求項7に記載の検知装置。 - 前記外部との通信を制御する通信制御部を備え、
前記検知部は、前記検知物体に対して送信信号を出力するように前記通信制御部への指示を行うとともに、その送信信号に対する応答の有無に応じて、前記外部との通信が可能であるのか否かを判定する
請求項7または請求項8に記載の検知装置。 - 前記検知部は、
前記送信信号に対する応答が有った場合には、前記外部との通信が可能であると判定するとともに、
前記送信信号に対する応答が無かった場合には、前記外部との通信が可能ではないと判定する
請求項9に記載の検知装置。 - 前記検知部は、
前記Q値またはその変化の度合いを求める演算処理部と、
前記演算処理部により求められた前記Q値またはその変化の度合いと前記閾値とを比較することにより、前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在するのか否かを判定する判定部とを有する
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の検知装置。 - 前記回路が、前記コイルとコンデンサとを含む共振回路であり、
前記演算処理部は、前記共振回路における前記コイルと前記コンデンサとの間の電圧である第1電圧と、前記共振回路における前記コイルの両端間の電圧である第2電圧との比に基づいて、前記共振回路におけるQ値を求める
請求項11に記載の検知装置。 - 外部との電磁結合が可能な送電コイルと、
前記送電コイルを用いた送電を行う送電部と、
前記送電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記送電コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記送電コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知部を備え、
前記検知部は、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記送電コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
送電装置。 - 外部との電磁結合が可能な受電コイルと、
前記受電コイルを用いた受電を行う受電部と、
前記受電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記受電コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記受電コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知部を備え、
前記検知部は、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記受電コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
受電装置。 - 1または複数の受電装置と、前記受電装置に対して電磁結合を利用した電力伝送を行う1または複数の送電装置とを備え、
前記送電装置は、
外部との電磁結合が可能な送電コイルと、
前記送電コイルを用いた送電を行う送電部と
を有し、
前記受電装置は、
外部との電磁結合が可能な受電コイルと、
前記受電コイルを用いた受電を行う受電部と
を有し、
前記送電コイルもしくは前記受電コイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記送電コイルもしくは前記受電コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記送電コイルもしくは前記受電コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知部が、前記送電装置および前記受電装置のうちの少なくとも一方に設けられており、
前記検知部は、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記送電コイルもしくは前記受電コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
給電システム。 - 前記検知部が、前記受電装置に設けられている
請求項15に記載の給電システム。 - 外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知ステップを含み、
前記検知ステップでは、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
検知方法。 - 外部との電磁結合が可能なコイルを含む回路におけるQ値またはその変化の度合いの測定結果と、前記コイルを介した外部との通信とを利用して、導体、または、他のコイルを含む他の回路が、前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知する検知ステップを、コンピュータに実行させると共に、
前記検知ステップでは、前記Q値またはその変化の度合いの測定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記導体または前記他の回路が前記コイルの近傍に存在するのか否かを検知し、
前記Q値が測定される際の周波数が、前記回路における共振周波数と略一致するように、前記回路が調整されている
検知プログラム。
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