JP2017099055A - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異物検知コイルを含む送電装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device including a foreign object detection coil.
下記の特許文献1〜5にも提案されているように、送電装置から受電装置に電磁界を用いて非接触で電力を送電する非接触送電システムが知られている。この非接触送電システムにおいては、電力伝送時に送電装置と受電装置との間に金属異物がある場合には、金属異物が高温となる。そのため、各種の金属異物検知装置を備えた非接触送電システムが提案されている。
As proposed in
たとえば、特開2013−27171号公報に記載された送電装置は、送電コイルと、Q値検知部とを含む。Q値検知部は、検知コイルを含む。そして、検知コイルの周囲に金属異物があると、金属異物に磁束が入射し、金属異物の表面に渦電流が流れる。渦電流は、入射する磁束が少なくなるように流れる。その結果、検知コイルの実効抵抗が高くなる。コイルの実効抵抗が高くなると、Q値が小さくなる。 For example, a power transmission device described in JP2013-27171A includes a power transmission coil and a Q value detection unit. The Q value detection unit includes a detection coil. When there is a metal foreign object around the detection coil, magnetic flux enters the metal foreign object, and an eddy current flows on the surface of the metal foreign object. The eddy current flows so that the incident magnetic flux decreases. As a result, the effective resistance of the detection coil increases. As the effective resistance of the coil increases, the Q value decreases.
Q値検知部は、Q値の変動を検知することで、金属異物の有無を検知する。そして、検知コイルとしては、ソレノイコイルが採用されており、送電装置の中央部に設けられている。 The Q value detection unit detects the presence or absence of a metallic foreign object by detecting a change in the Q value. And as a detection coil, the Solenoi coil is employ | adopted and it is provided in the center part of the power transmission apparatus.
一般に円形コイルに交流電流を供給すると、円形コイルの中央部を通る磁束の磁束密度の方が、円形コイルの内周縁部を通る磁束の磁束密度よりも高くなる。 In general, when an alternating current is supplied to a circular coil, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the central portion of the circular coil becomes higher than the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inner peripheral edge of the circular coil.
このため、特開2013−27171号公報に記載された検知コイルにおいて、検知コイルの中心部分を通る磁束の磁束密度は、検知コイルの内周縁部を通る磁束の磁束密度よりも高くなる。 For this reason, in the detection coil described in JP2013-27171A, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the central portion of the detection coil is higher than the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inner peripheral edge of the detection coil.
そのため、検知コイルの中央部に金属異物がある場合と、検知コイルの内周縁部またはその近傍に金属異物とがある場合とでは、Q値の変動量が異なる。その結果、金属異物がある位置によって、検知精度がばらつくことになる。 For this reason, the amount of variation in the Q value differs between the case where there is a metal foreign object at the center of the detection coil and the case where there is a metal foreign object at or near the inner peripheral edge of the detection coil. As a result, the detection accuracy varies depending on the position of the metal foreign object.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属異物の位置による検知精度のばらつきの抑制が図られた送電装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power transmission device in which variation in detection accuracy due to the position of a metal foreign object is suppressed.
本発明に係る送電装置は、1つの局面では、外部に設けられた受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、送電コイルの周囲に設けられた複数の検知コイルと、を備え検知コイルの中央部には、空気よりも透磁率が小さい低透磁率部材と、検知コイルを通る磁束を反射する反射部材との少なくとも一方が設けられる。 In one aspect, a power transmission device according to the present invention includes a power transmission coil that transmits power in a non-contact manner to a power receiving coil provided outside, and a plurality of detection coils provided around the power transmission coil. At least one of a low-permeability member having a lower magnetic permeability than air and a reflecting member that reflects the magnetic flux passing through the detection coil is provided in the central portion.
コイルの中央部に反射部材や低透磁率部材が設けられた場合においては、反射部材や低透磁率部材が設けられていない場合よりもコイル中央部を通る磁束量が少なくなる。このため、コイルの内周縁部を通る磁束の磁束密度と、コイルの中央部を通る磁束の磁束密度とに差が生じることを抑制することができる。 In the case where the reflecting member or the low magnetic permeability member is provided in the central portion of the coil, the amount of magnetic flux passing through the coil central portion is smaller than in the case where the reflecting member or the low magnetic permeability member is not provided. For this reason, it can suppress that a difference arises in the magnetic flux density of the magnetic flux which passes along the inner peripheral part of a coil, and the magnetic flux density of the magnetic flux which passes along the center part of a coil.
その結果、金属異物の位置によって検知コイルの検知精度にばらつきが生じることが抑制される。 As a result, variation in detection accuracy of the detection coil due to the position of the metal foreign object is suppressed.
本発明に係る送電装置は、他の局面では、外部に設けられた受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、送電コイルの周囲に設けられた検知コイルとを備える。上記検知コイルは、コイル本体と、コイル本体に接続されると共にコイル本体の内周に間隔をあけて設けられた複数の内側コイルとを含む。上記検知コイルに電流が流れたときにおいて、コイル本体を流れる電流の電流方向と、各内側コイルを流れる電流の電流方向とは同じ方向である。 In another aspect, a power transmission device according to the present invention includes a power transmission coil that transmits power in a non-contact manner to a power receiving coil provided outside, and a detection coil provided around the power transmission coil. The detection coil includes a coil main body and a plurality of inner coils connected to the coil main body and provided at intervals on the inner periphery of the coil main body. When a current flows through the detection coil, the direction of the current flowing through the coil body and the direction of the current flowing through each inner coil are the same direction.
上記の構成によれば、検知コイルに電流が流れると、コイル本体および内側コイルによって磁束が形成される。複数の内側コイルがコイル本体部の内周に設けられているため、検知コイルの内周縁部を通る磁束の磁束密度と、検知コイルの中央部を通る磁束の磁束密度に差が生じることを抑制することができる。 According to said structure, when an electric current flows into a detection coil, magnetic flux will be formed with a coil main body and an inner side coil. Since multiple inner coils are provided on the inner periphery of the coil body, it is possible to suppress the difference between the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inner peripheral edge of the detection coil and the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the center of the detection coil. can do.
このため、金属異物の位置によって検知コイルの検知精度がばらつくことを抑制することができる。 For this reason, it can suppress that the detection accuracy of a detection coil varies with the position of a metal foreign material.
本願発明に係る送電装置によれば、金属異物の位置による検知精度のばらつきの抑制を図ることができる。 According to the power transmission device of the present invention, it is possible to suppress variation in detection accuracy due to the position of the metal foreign object.
(実施の形態1)
図1は、非接触充電システムを模式的に示す模式図である。この図1に示すように、非接触充電システム1は、受電装置5およびバッテリ6を含む車両2と、受電装置5に非接触で電力を送電する送電装置3とを備える。送電装置3は、電源4から電力の供給を受ける。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a non-contact charging system. As shown in FIG. 1, the
受電装置5は、受電部と、受電部が受電した交流電流から高調波成分を除去するフィルタと、フィルタから供給される交流電力を直流電力に変換する整流器とを含む。受電部は、受電コイルおよびコンデンサを含み、LC共振器が形成されている。このLC共振器のQ値は、100以上である。バッテリ6は、受電装置5の整流器から直流電力の供給を受ける。
The
図2は、送電装置3を示す分解斜視図である。この図3に示すように、送電装置3は、送電部10と、送電部10に接続されたフィルタ13と、フィルタ13に接続されたインバータ14と、異物検知装置11と、送電部10などを内部に収容するケース12とを含む。さらに、送電装置3は、異物検知装置11およびインバータ14の駆動を制御する制御部15を含む。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
インバータ14は、電源4から供給される交流電力の周波数および電圧を調整してフィルタ13に供給する。フィルタ13は、供給された電力から高調波成分を除去して、送電部10に供給する。
The
送電部10は、フェライト20と、フェライト20の上面に配置された送電コイル21と、送電コイル21に接続されたコンデンサ22とを含む。送電コイル21およびコンデンサ22によって、LC共振器が形成される。LC共振器のQ値は、100以上である。このLC共振器の共振周波数と、受電装置5のLC共振器の共振周波数は実質的に一致する。
The
送電コイル21は、平板コイルであって、鉛直方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むようにコイル線を巻回することで形成されている。
The
ケース12は、上方に向けて開口する開口部が形成された金属製のケース本体23と、ケース本体23の開口部を閉塞するように設けられた樹脂蓋24とを含む。このケース12内に送電部10、フィルタ13、インバータ14および制御部15が収容されている。
The
異物検知装置11は、絶縁板28と、絶縁板28の上面に配置された複数の受信コイル26と、絶縁板28の下面に配置された複数の送信コイル27とを含む。複数の受信コイル26は、樹脂蓋24の下面にアレイ状に配置されている。各送信コイル27は、受信コイル26の下方に配置されている。
The foreign
図3は、異物検知装置11の回路構成を示す回路図である。この図3に示すように、異物検知装置11は、送信ユニット30と、受信ユニット31とを含む。送信ユニット30は、発振器32と、発振器32に接続されたパワーアンプ33と、パワーアンプ33に接続されたコンデンサ34と、複数の送信コイル27を含むコイルアレイ37と、コイルアレイ37に接続されたマルチプレクサ35,36とを含む。発振器32は、たとえば、十数MHzの交流電流をパワーアンプ33に供給する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the foreign
コイルアレイ37は、X方向およびY方向のいずれにも複数配列する送信コイル27によって形成されている。マルチプレクサ35には、複数の共通配線38が接続され、マルチプレクサ36にも複数の共通配線39が接続されている。
The
マルチプレクサ35は、制御部15からの信号に基づいて、複数の共通配線38から1つの共通配線38とコンデンサ34とを接続する。
The
同様に、マルチプレクサ36は、制御部15からの信号に基づいて、複数の共通配線39から1つの共通配線39を選択して接地させる。
Similarly, the
複数の共通配線38は、X方向に間隔をあけて配置されると共に、各共通配線38は、Y方向に延びると共に、Y方向に配列する複数の送信コイル27の一端に接続されている。共通配線39は、Y方向に間隔をあけて配置されると共に、各共通配線39は、X方向に延び、X方向に配列する複数の送信コイル27の他端に接続されている。
The plurality of
受信ユニット31は、コイルアレイ40と、コイルアレイ40に接続されたマルチプレクサ41,42と、コンデンサ43と、抵抗44と、信号処理回路45とを含む。
The receiving
コイルアレイ40は、X方向およびY方向のいずれにも複数配列する複数の受信コイル26によって形成されている。
The
マルチプレクサ41には、X方向に間隔をあけて配置された複数の共通配線46が接続されている。各共通配線46は、Y方向に延び、Y方向に配列する受信コイル26の一端に接続されている。マルチプレクサ42には、Y方向に間隔をあけて複数の共通配線47が接続されている。各共通配線47は、X方向に延びると共に、X方向に配列する受信コイル26の他端に接続されている。
The
マルチプレクサ41は、制御部15からの信号に基づいて、複数の共通配線46から1つの共通配線46を選択して、コンデンサ43に接続する。また、マルチプレクサ42も制御部15からの信号に基づいて、複数の共通配線47から1つの共通配線47を選択して接地させる。
The
制御部15は、異物検知を実施する際には、時分割的に送信コイル27を選択して発振器32からの電流を選択した送信コイル27に供給する。さらに、制御部15は、選択された送信コイル27の上方に位置する受信コイル26を選択するように、共通配線46および共通配線47を接続する。
When the foreign matter detection is performed, the
図4は、受信コイル26および送信コイル27を示す斜視図である。この図4に示すように、受信コイル26は、単位コイル50と、単位コイル50に接続された単位コイル51と、単位コイル50内に配置された反射部材52と、単位コイル51内に配置された反射部材53とを含む。
FIG. 4 is a perspective view showing the
なお、反射部材52,53としては、たとえば、銅や鉄などの金属を採用することができる。
In addition, as the
図5は、受信コイル26を模式的に示す平面図である。この図5に示すように、受信コイル26は、コイル線54を巻回することで形成されている。ここで、コイル線54は、端部55から端部56に向かう過程において、単位コイル51の一部を形成するように巻回されている。その後、コイル線54は、単位コイル50を形成するように巻回され、その後、単位コイル51の残りの部分を形成するように巻回されている。そして、単位コイル50の巻回方向と、単位コイル51の巻回方向とが反対方向になるように形成されている。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the receiving
反射部材52は、単位コイル50の内周縁部から離れた位置に配置されており、単位コイル50の中央部に配置されている。反射部材53も単位コイル51の内周縁部から離れた位置に設けられており、単位コイル51の中央部に設けられている。
The
図6は、送信コイル27を模式的に示す平面図である。この図6に示すように、送信コイル27は、単位コイル57と、単位コイル57に接続された単位コイル58とを含み、単位コイル57の巻回方向と、単位コイル58の巻回方向とが反対方向になるように形成されている。
FIG. 6 is a plan view schematically showing the
上記のように構成された異物検知装置11の作用について説明する。異物検知装置11は、送電部10が受電装置5に向けて電力を伝送しているときにおいても起動している。
The operation of the foreign
非接触送電中においては、送電コイル21の周囲に電磁界が形成されている。送電コイル21は、平板コイルが採用されているため、送電コイル21からの磁束は、主に、上下方向に向けて出射される。
During non-contact power transmission, an electromagnetic field is formed around the
図5などに示すように、単位コイル50の巻回方向と単位コイル51の巻回方向とが反対方向となるように形成されている。このため、送電コイル21からの磁束が単位コイル50および単位コイル51を通ったときに、単位コイル50で生じる誘導起電圧と、単位コイル51で生じる誘導起電圧とは互いに打ち消し合うことになる。このため、送電による磁界の影響を受信コイル26が受けることが抑制されている。
As shown in FIG. 5 and the like, the winding direction of the
そして、異物検知装置11が起動しているときには、図3において、制御部15は、時分割的に送信コイル27を選択すると共に、選択した送信コイル27の上方に位置する受信コイル26を選択する。
When the foreign
たとえば、送信コイル27Aおよび受信コイル26Aが選択されたとすると、送信コイル27Aに発振器32からの交流電流が流れる。
For example, if the
ここで、たとえば、図6に示すように、単位コイル57からの磁束MFが下方から上方に向かう方向に流れるときには、単位コイル58からの磁束MFは、上方から下方に向けて流れる。
Here, for example, as shown in FIG. 6, when the magnetic flux MF from the
図4に示すように、単位コイル57からの磁束MFは、受信コイル26Aの単位コイル50を通り、その後、単位コイル51および単位コイル58を通る。
As shown in FIG. 4, the magnetic flux MF from the
そして、仮に、受信コイル26Aの近傍に金属異物がある場合には、当該金属異物にも磁束が入射する。金属異物に磁束が入射すると、金属異物の表面に渦電流が流れ、この渦電流の周囲に磁界が形成される。この磁界は金属異物に入射する磁束量を減らすように分布する。
If there is a metal foreign object in the vicinity of the receiving
その結果、受信コイル26Aに入射する磁束量が減り、受信コイル26Aの受電電圧が低下する。信号処理回路45は、金属異物がないときにおける受信コイル26Aの受電電圧を基準値として格納しており、この基準電圧と、検出した受信コイル26Aの受電電圧との差を算出する。そして、信号処理回路45は、算出結果を制御部15に送信する。制御部15は、受信した結果に基づいて、金属異物の有無を判断する。
As a result, the amount of magnetic flux incident on the receiving
次に、反射部材52および反射部材53の作用効果について説明する。
図7は、比較例に係る送信コイル27Bを示す平面図であり、図8は、比較例に係る受信コイル26Bにを示す平面図である。なお、図7および図8において、領域R1〜R4は、磁束密度分布を示し、領域R4から領域R3、領域R2、領域R1に順次向かうにつれて磁束密度が高くなることを示す。
Next, functions and effects of the reflecting
FIG. 7 is a plan view showing a
図7に示すように、比較例に係る送信コイル27Bと、本実施の形態1に係る送信コイル27とは同じ構成である。その一方で、比較例に係る受信コイル26Bには、反射部材52および反射部材53が設けられていない。
As shown in FIG. 7, the
この図7に示すように、比較例に係る送信コイル27Bに発振器32からの電流が供給されると、単位コイル57B,58Bの内周縁部から単位コイル57B,58Bの中央部に向かうにつれて、磁束密度が高くなることが分かる。
As shown in FIG. 7, when the current from the
受信コイル26Bには、送信コイル27Bからの磁束MFが流れ込むため、図8に示す単位コイル50B,51Bにおいても、単位コイル50B,51Bの内周縁部から中央部に向かうにつれて、磁束密度が高くなることが分かる。
Since the magnetic flux MF from the
この比較例において、金属異物が受信コイル26Aの単位コイル50Bの中央部にある場合と、単位コイル50Bの内周縁部の近傍にある場合とについて検討する。単位コイル51Bの中央部に金属異物がある場合の方が、単位コイル51Bの内周縁部の近傍に金属異物がある場合よりも、金属異物に入射する磁束量が多くなる。
In this comparative example, the case where the metal foreign object is in the center portion of the unit coil 50B of the receiving
そして、金属異物の表面に形成される渦電流の電流量が多くなり、金属異物によって反射される磁束量が多くなる。 Then, the amount of eddy current formed on the surface of the metal foreign object increases, and the amount of magnetic flux reflected by the metal foreign object increases.
その結果、金属異物が単位コイル50Bの中央部にある場合の方が、金属異物が単位コイル50Bの内周縁部にある場合よりも、受信コイル26Bの電圧降下量が多くなる。 As a result, the voltage drop amount of the receiving coil 26B is greater when the metal foreign object is at the center of the unit coil 50B than when the metal foreign object is at the inner peripheral edge of the unit coil 50B.
すなわち、単位コイル50Bの中央部における金属異物の検知精度と、単位コイル50Bの内周縁部における金属異物の検知精度とに差が生じる。 That is, there is a difference between the metal foreign object detection accuracy at the center of the unit coil 50B and the metal foreign object detection accuracy at the inner peripheral edge of the unit coil 50B.
同様に、単位コイル51Bの中央部の方が、単位コイル51Bの内周縁部よりも検知精度が高くなる。
Similarly, the detection accuracy is higher in the central portion of the
その一方で、本実施の形態1に係る受信コイル26Aにおいては、図5に示すように、反射部材52,53が設けられている。
On the other hand, in the receiving
このため、異物が存在していない状態において、単位コイル50A,51Aの中央部に多くの磁束MFが入射しようとしても、反射部材52,53によって反射される。
For this reason, even if a large amount of magnetic flux MF attempts to enter the central portion of the unit coils 50A and 51A in a state where no foreign matter is present, it is reflected by the reflecting
その結果、反射部材52,53で反射されずに、反射部材52内を通過して単位コイル50A,51Aの中央部を通る磁束MFの磁束密度と、単位コイル50A,51Aの内周縁部を通る磁束MFの磁束密度とが、一致または近似する。
As a result, the magnetic flux density of the magnetic flux MF that passes through the central part of the unit coils 50A and 51A and passes through the central part of the unit coils 50A and 51A and the inner peripheral edge of the unit coils 50A and 51A is not reflected by the
図9は、異物検知時における受信コイル26Aの磁束密度分布を示しており、この図9に示すように、受信コイル26A内に略均等に磁束が分布していることが分かる。
FIG. 9 shows the magnetic flux density distribution of the receiving
このため、受信コイル26Aの中央部における検知精度と、受信コイル26Aの内周縁部側の検知精度に大きな差が生じることを抑制することができる。 For this reason, it can suppress that a big difference arises in the detection accuracy in the center part of 26 A of receiving coils, and the detection accuracy of the inner peripheral part side of 26 A of receiving coils.
その結果、図2において、上記のように形成された受信コイル26および送信コイル27がアレイ状に配置されているため、樹脂蓋24の上面の略全面に亘って、金属異物検知の精度の均一化を図ることができる。
As a result, in FIG. 2, the
なお、実施の形態1においては、受信コイル26に反射部材52,53を設けた例について説明したが、送信コイル27にも同様に反射部材を配置してもよい。
In the first embodiment, the example in which the reflecting
さらに、図5などに示す例においては、磁束密度の均等化を図る手法として、受信コイル26に反射部材を配置する例について説明したが、当該反射部材に替えて、低透磁率部材を配置するようにしてもよい。
Further, in the example shown in FIG. 5 and the like, the example in which the reflecting member is disposed in the receiving
図10は、受信コイル26の変形例を示す平面図である。この図10に示すように、受信コイル26は、単位コイル50の中央部に設けられた低透磁率部材80と、単位コイル51の中央部に設けられた低透磁率部材81とを含む。
FIG. 10 is a plan view showing a modification of the receiving
低透磁率部材80,81は、空気の透磁率よりも透磁率の低い材料によって形成されている。たとえば、テフロン(登録商標)などを採用することができる。低透磁率部材80,81の透磁率は、空気よりも低い。このため、低透磁率部材80,81が設けられていない場合よりも、低透磁率部材80,81が設けられている場合の方が、単位コイル50,51の中央部における磁束密度が低くなる。その結果、単位コイル50,51の中央部における磁束密度と、単位コイル50,51の内周縁部における磁束密度とに差が生じることが抑制されている。これにより、金属異物が設けられる位置によって受信コイル26の検知精度がばらつくことを抑制することができる。
The low
(実施の形態2)
図2および図11などを用いて、本実施の形態2に係る送電装置について説明する。なお、図11などに示す構成のうち、図1から図10に示す構成と同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
(Embodiment 2)
The power transmission apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Of the configurations shown in FIG. 11 and the like, the same or substantially the same configurations as those shown in FIGS. 1 to 10 may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
図11は、本実施の形態2に係る受信コイル26を示す平面図である。この図11に示すように、受信コイル26は、単位コイル60と、単位コイル60に接続された単位コイル61とを含む。
FIG. 11 is a plan view showing the receiving
単位コイル60は、コイル本体62と、コイル本体62に接続されると共にコイル本体62の内周縁に間隔をあけて設けられた複数の内側コイル63とを含む。単位コイル61も、コイル本体64と、コイル本体64に接続されると共にコイル本体64の内周縁に間隔をあけて設けられた複数の内側コイル65とを含む。
The
内側コイル63,65の径(開口面積)は、コイル本体62,64の径(開口面積)よりも小さい。
The diameter (opening area) of the
図12は、内側コイル63およびコイル本体62の接続部分を示す斜視図である。この図12に示すように、単位コイル60は、内側コイル63と、コイル本体62とを接続する渡り部分66を含む。
FIG. 12 is a perspective view showing a connection portion between the
そして、コイル本体62の部分67の先端部に内側コイル63が形成され、内側コイル63の終端部に渡り部分66が接続されている。この渡り部分66の終端部にコイル本体62の部分68が接続されている。
The
そして、各内側コイル63に渡り部分66が接続されており、複数の部分67および部分68によって、コイル本体62が形成されている。
A crossing
このように受信コイル26が形成されているため、コイル本体62の巻回方向と、内側コイル63の巻回方向とは同じ方向となる。
Since the receiving
なお、コイル本体62および内側コイル63の巻回方向と、コイル本体64および内側コイル65の巻回方向とは反対方向である。
Note that the winding direction of the
図13は、本実施の形態2に係る送信コイル27を示す平面図である。この図13に示すように、送信コイル27は、単位コイル70と、単位コイル70に接続された単位コイル71とを含む。なお、単位コイル70の巻回方向と、単位コイル71の巻回方向とは反対方向になるように形成されている。
FIG. 13 is a plan view showing the
図2において、図11に示す受信コイル26が複数配置されてると共に、図13に示す送信コイル27が複数配置されている。
In FIG. 2, a plurality of receiving
そして、金属異物の有無を検知する際には、図13に示す送信コイル27に交流電流が供給される。この際、単位コイル70,71の中央部から出射される磁束の磁束密度は、単位コイル70,71の内周縁から出射される磁束の磁束密度よりも高い。
And when detecting the presence or absence of a metal foreign material, an alternating current is supplied to the
そのため、図11において、単位コイル60,61の中央部を通る磁束の磁束密度は、単位コイル60,61の内周縁を通る磁束の磁束密度よりも高くなる。 Therefore, in FIG. 11, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the central part of the unit coils 60 and 61 is higher than the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the inner periphery of the unit coils 60 and 61.
その一方で、図11に示すように、受信コイル26には、コイル本体62,64の内周縁部に沿って複数の内側コイル63,65が形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 11, the receiving
そのため、単位コイル60,61の中央部に金属異物がある場合に生じる電圧降下量と、内側コイル63,65上に金属異物がある場合に生じる電圧降下量とを実質的に一致させることができる。
Therefore, the amount of voltage drop that occurs when there is a metal foreign object at the center of the unit coils 60 and 61 can be substantially matched with the amount of voltage drop that occurs when there is a metal foreign object on the
この結果、金属異物が設けられる位置によって受信コイル26の検知精度がばらつくことを抑制することができる。
As a result, it is possible to prevent the detection accuracy of the receiving
なお、上記の実施の形態2においては、受信コイル26に内側コイル63,65を配置した例について説明したが、送信コイル27に内側コイルを設けるようにしてもよい。
In the second embodiment, the example in which the
図14は、内側コイル73,75を含む送信コイル27を示す平面図である。この図14に示す例においては、単位コイル70は、コイル本体72と、コイル本体72に接続されると共に、コイル本体72の内周に沿って設けられた複数の内側コイル73とを含む。単位コイル71は、コイル本体74と、コイル本体74に接続されると共にコイル本体74の内周に間隔をあけて設けられた複数の内側コイル75とを含む。
FIG. 14 is a plan view showing the
コイル本体72の巻回方向と内側コイル73の巻回方向とは、同じ方向であり、コイル本体74の巻回方向と内側コイル75の巻回方向とは同じ方向である。そして、コイル本体72および内側コイル73の巻回方向と、コイル本体74および内側コイル75の巻回方向とは、反対方向である。
The winding direction of the
このように形成された送信コイル27に交流電流が供給されると、コイル本体72,74と、各内側コイル73,75によって磁束が形成される。
When an alternating current is supplied to the
このため、単位コイル70,71の中央部から出射される磁束の磁束密度と、単位コイル70,71の内周縁部から出射される磁束の磁束密度とは互いに一致または実質的に一致する。 For this reason, the magnetic flux density of the magnetic flux emitted from the center part of the unit coils 70 and 71 and the magnetic flux density of the magnetic flux emitted from the inner peripheral edge part of the unit coils 70 and 71 coincide with each other or substantially coincide with each other.
このように、送信コイル27の開口部から出射される磁束の磁束密度は、送信コイル27の開口部の略全面に亘って略均等になる。
Thus, the magnetic flux density of the magnetic flux emitted from the opening of the
その結果、受信コイル26を鎖交する磁束は、受信コイル26の開口部の略全面に亘って均一に分布する。このため、金属異物の位置によって受信コイル26の検知精度がばらつくことを抑制することができる。
As a result, the magnetic flux interlinking the receiving
なお、上記実施の形態1,2においては、受信コイル26および送信コイル27が設けられた異物検知装置11について説明したが、受信コイル26を設けずに、送信コイル27で異物検知をするようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the foreign
上記の異物検知装置11においては、異物検知時に、送信コイル27に交流電流を供給する。この際、供給される交流電流の周波数は、選択された送信コイル27と、コンデンサ34とによって形成されるLC共振回路の共振周波数と一致させる。
In the foreign
送信コイル27の上方または近傍に金属異物が無い場合には、良好に電流が流れる。その一方で、送信コイル27の上方または近傍に金属異物があると、コイルの実効抵抗が大きくなり、コンデンサ34および送信コイル27によってLCR共振回路が形成される。このため、金属異物がある場合の共振周波数と、金属異物がない場合の共振周波数とにずれが生じる。その結果、送信コイル27を流れる電流量が低くなる。そのため、電流センサで電流量を検知することで、金属異物を検知することができる。
When there is no metallic foreign material above or in the vicinity of the
このように、本願発明は、送信コイルと受信コイルとを備えた異物検知装置11に限られず、各種の異物検知装置に適用することができる。
Thus, this invention is not restricted to the foreign
以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された事項はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although each embodiment based on this invention was described, the matter disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、非接触送電装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a non-contact power transmission apparatus.
1 非接触充電システム、2 車両、3 送電装置、4 電源、5 受電装置、6 バッテリ、10 送電部、11 異物検知装置、12 ケース、13 フィルタ、14 インバータ、15 制御部、20 フェライト、21 送電コイル、22,34,43 コンデンサ、23 ケース本体、24 樹脂蓋、26,26A,26B 受信コイル、27,27A,27B 送信コイル、28 絶縁板、30 送信ユニット、31 受信ユニット、32 発振器、33 パワーアンプ、35,36,41,42 マルチプレクサ、37,40 コイルアレイ、38,39,46,47 共通配線、44 抵抗、45 信号処理回路、50,50A,50B,51,51A,51B,57,57B,58,58B,60,61,70,71 単位コイル、52,53 反射部材、54 コイル線、55,56 端部、62,64,72,74 コイル本体、63,65,73,75 内側コイル。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
送電コイルの周囲に設けられた検知コイルと、
を備え、
検知コイルの中央部には、空気よりも透磁率が小さい低透磁率部材と、検知コイルを通る磁束を反射する反射部材との少なくとも一方が設けられた、送電装置。 A power transmission coil for transmitting power in a non-contact manner to a power receiving coil provided outside;
A detection coil provided around the power transmission coil;
With
A power transmission device in which at least one of a low magnetic permeability member having a lower magnetic permeability than air and a reflective member that reflects a magnetic flux passing through the detection coil is provided in a central portion of the detection coil.
送電コイルの周囲に設けられた検知コイルと、
を備え、
検知コイルは、コイル本体と、コイル本体に接続されており、コイル本体の内周縁に設けられた内側コイルとを含み、
検知コイルに電流が流れたときにおいて、コイル本体を流れる電流の電流方向と、各内側コイルを流れる電流の電流方向とは同じ方向である、送電装置。 A power transmission coil for transmitting power in a non-contact manner to a power receiving coil provided outside;
A detection coil provided around the power transmission coil;
With
The detection coil includes a coil body and an inner coil connected to the coil body and provided on the inner periphery of the coil body.
A power transmission device in which when a current flows through a detection coil, a current direction of a current flowing through the coil body is the same as a current direction of a current flowing through each inner coil.
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JP2015225877A JP2017099055A (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Power transmission device |
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WO2018235860A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-27 | 株式会社Ihi | Foreign body detecting device |
-
2015
- 2015-11-18 JP JP2015225877A patent/JP2017099055A/en active Pending
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