JP2018050468A - Foreign matter detection device, wireless power transmission device, and wireless power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、異物検出装置、無線電力伝送装置、及び無線電力伝送システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a foreign object detection device, a wireless power transmission device, and a wireless power transmission system.
無線電力伝送技術の分野では、送電効率の低下や発熱による危険をもたらす異物の有無を検出するために、異物検出装置が利用されている。従来の異物検出装置では、異物の有無を検出するために、共振器のQ値の変化によって電力損失を推定する方法、送受電コイルの電流値から渦電流の発生を推定する方法、及び送受電電力値から電力損失を推定する方法などが用いられている。 In the field of wireless power transmission technology, a foreign object detection device is used to detect the presence or absence of a foreign object that causes a decrease in power transmission efficiency or a danger due to heat generation. In a conventional foreign object detection device, in order to detect the presence or absence of a foreign object, a method of estimating power loss by a change in the Q value of the resonator, a method of estimating the generation of eddy current from the current value of a power transmission / reception coil, and power transmission / reception A method of estimating power loss from the power value is used.
このような従来の異物検出方法で異物の有無を高精度に検出するためには、異物が存在しない場合における基準値、すなわち、電力伝送時の共振器のQ値、送受電コイルの電流値、及び送受電電力値などを精度よく設定する必要がある。しかしながら、送受電電力値に応じた電力損失の変化、送受電コイルの位置関係や周囲の環境の変化、及び異物検出装置の製造ばらつきや経年変化などを考慮すると、基準値を精度よく設定することは困難であった。このため、従来の異物検出装置では、異物の有無を高精度に検出することは困難であった。 In order to detect the presence or absence of foreign matter with high accuracy by such a conventional foreign matter detection method, the reference value when no foreign matter is present, that is, the Q value of the resonator during power transmission, the current value of the power transmission / reception coil, In addition, it is necessary to set the power transmission / reception power value with high accuracy. However, taking into account changes in power loss according to the power transmission / reception power value, changes in the positional relationship of the power transmission / reception coil and surrounding environment, manufacturing variations and secular changes in foreign object detection devices, etc., the reference value should be set accurately. Was difficult. For this reason, it has been difficult for the conventional foreign object detection device to detect the presence or absence of a foreign object with high accuracy.
異物の有無を高精度に検出することができる異物検出装置、無線電力伝送装置、及び無線電力伝送システムを提供する。 Provided are a foreign object detection device, a wireless power transmission device, and a wireless power transmission system that can detect the presence or absence of a foreign material with high accuracy.
本実施形態に係る異物検出装置は、磁場発生部と、センシング部と、検出部とを備える。磁場発生部は、導電性のコイルを用いて磁場を発生させる。センシング部は、磁場を検出し、検出した磁場の大きさ及び向きの少なくとも一方に応じた信号を出力する磁気センサを複数含む。検出部は、センシング部からの信号に基づいて異物の有無を検出する。センシング部に含まれる少なくとも2つの磁気センサは、異物が存在しない場合に検出される磁場の大きさが等しくなる異なる位置に配置される。 The foreign object detection device according to the present embodiment includes a magnetic field generation unit, a sensing unit, and a detection unit. The magnetic field generator generates a magnetic field using a conductive coil. The sensing unit includes a plurality of magnetic sensors that detect a magnetic field and output a signal corresponding to at least one of the magnitude and direction of the detected magnetic field. A detection part detects the presence or absence of a foreign material based on the signal from a sensing part. The at least two magnetic sensors included in the sensing unit are arranged at different positions where the magnitudes of the magnetic fields detected when no foreign matter is present are equal.
以下、実施形態に係る異物検出装置、無線電力伝送装置、及び無線電力伝送システムについて図面を参照して説明する。以下の各実施形態は、導体に電流を流した際に複数の地点で観測される磁場の大きさ、向き、及び時間変化が、無線電力伝送に影響を及ぼす可能性のある異物の有無によって変化する、という基本原理に基づいて異物の検出を行う。異物検出装置により検出可能な異物には、例えば、金属片が含まれるが、これに限られない。 Hereinafter, a foreign object detection device, a wireless power transmission device, and a wireless power transmission system according to embodiments will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the magnitude, direction, and time change of the magnetic field observed at a plurality of points when a current is passed through a conductor varies depending on the presence or absence of foreign substances that may affect wireless power transmission. The foreign matter is detected based on the basic principle of “Yes”. The foreign object that can be detected by the foreign object detection device includes, for example, a metal piece, but is not limited thereto.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る異物検出装置について図1〜図4を参照して説明する。本実施形態に係る異物検出装置は、例えば、無線電力伝送装置による送電前及び送電中に行われる異物検出に利用される。上記の無線電力伝送装置には、磁気共鳴方式、電磁誘導方式、電波方式など、任意の方式の無線電力伝送装置が含まれる。ここで、図1は、本実施形態に係る異物検出装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る異物検出装置は、磁場発生部10と、複数の磁気センサSn(n=1,2,3,・・・)を含むセンシング部Sと、検出部20とを備える。
(First embodiment)
First, the foreign object detection device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. The foreign object detection device according to the present embodiment is used, for example, for foreign object detection performed before and during power transmission by the wireless power transmission device. The wireless power transmission device includes any method of wireless power transmission device such as a magnetic resonance method, an electromagnetic induction method, and a radio wave method. Here, FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the foreign object detection device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the foreign object detection device according to the present embodiment includes a magnetic
磁場発生部10は、電源11と、コイル12とを備え、異物の有無を検出するための磁場(磁束)を発生させる。電源11は、直流又は交流の電流を発生させ、コイル12に供給する。コイル12は導電性である。コイル12は、電源11により供給された電流に応じた磁場を発生させる。電源11は、異物検出装置に内蔵されていてもよいし、電源11として外部電源が用いられてもよい。外部電源として、例えば、無線電力伝送装置の送電用の電源を用いることができる。電源11として外部電源を用いることにより、異物検出装置の構成を簡易化することができる。
The magnetic
ここで、図2,図3は、本実施形態に係る異物検出装置の一例を示す構成図である。図2,図3において、上下方向(実線矢印で示す方向)が異物検出方向であり、異物検出装置は、異物検出方向に存在する異物の有無を検出する。通常、異物検出装置は、異物検出方向と、無線電力伝送装置の送電方向とが一致するように配置して利用される。図2,図3において、異物検出装置の筐体13は、開口面131が異物検出方向と垂直な平板状に形成されている。ここで、開口面131とは、平板上に形成された筐体13の面のうち、異物検出方向側の面のことである。例えば、図2及び図3において、斜線を施された面が開口面131である。異物検出装置は、当該開口面131上又は開口面131上方の異物の有無を検出する。
Here, FIG. 2 and FIG. 3 are configuration diagrams showing an example of the foreign object detection device according to the present embodiment. 2 and 3, the vertical direction (the direction indicated by the solid arrow) is the foreign object detection direction, and the foreign object detection device detects the presence or absence of a foreign object present in the foreign object detection direction. Normally, the foreign object detection device is used by being arranged so that the foreign object detection direction and the power transmission direction of the wireless power transmission device coincide. 2 and 3, the
図2において、コイル12は、筐体13の開口面131に対して垂直に巻かれた垂直巻型のコイルである。すなわち、コイル12は、異物検出方向に対して平行に巻かれている。
In FIG. 2, the
図3において、コイル12は、筐体13の開口面131に対して水平に巻かれた水平巻型のコイルである。すなわち、コイル12は、異物検出方向に対して垂直に巻かれている。
In FIG. 3, the
図2,図3のいずれの場合であっても、筐体13の開口面131のうち、コイル12が巻かれていない部分では、コイル12が発生させる磁場の主成分の方向は、開口面131に対して垂直(異物検出方向に対して平行)になる。また、筐体13の開口面131のうち、コイル12が巻かれている部分では、コイル12が発生させる磁場の主成分の方向は、開口面131に対して平行(異物検出方向に対して垂直)になる。図2,図3の破線矢印は、コイル12が発生させる磁場の主成分の方向及び向きを示している。
2 and 3, in the portion of the
なお、電源11は、コイル12に供給する電流の周波数や振幅を調整可能に構成されてもよい。これにより、コイル12が発生させる磁場の周波数変調や振幅変調が可能となり、異物検出方法を高度化することができる。高度化された異物検出方法として、例えば、複数の周波数帯域で異物検出を行うことが考えられる。
The
センシング部Sは、磁場発生部10が発生させる磁場を検出する複数の磁気センサSnを有し、検出した磁場の大きさ及び向きの少なくとも一方に応じた電流や電圧などの信号を出力する。磁気センサSnとして、例えば、コイルを用いることができる。コイルを用いることにより、異物検出装置を安価に製造することができる。また、磁気センサSnとして、ホール素子を用いることも可能である。
The sensing unit S includes a plurality of magnetic sensors Sn that detect a magnetic field generated by the magnetic
各磁気センサSnは、磁場発生部10が発生させる磁場の主成分と直交する同一の平面上に複数配置される。より具体的には、図2,図3に示すように、磁気センサSnは、筐体13の開口面131のうち、コイル12が巻かれていない部分に配置される。このような配置により、磁気センサSnは、磁場の主成分を検出することができるため、磁場の検出感度が向上する。したがって、異物検出装置による異物検出精度を向上させることができる。なお、図2,図3において、2つの磁気センサS1,Snが図示されているが、センシング部Sに含まれる磁気センサSnの数は任意である。
A plurality of magnetic sensors Sn are arranged on the same plane orthogonal to the main component of the magnetic field generated by the
また、複数設けられた磁気センサSnのうち少なくとも2つは、コイル12に対して対称に配置される。すなわち、2つ以上の磁気センサSnは、磁場発生部10が発生させる磁場の大きさが、異物が存在しない場合に等しくなる位置に配置される。磁気センサSnの対称な配置は、磁気センサSnからコイル12までの距離を考慮することにより実現できる。
In addition, at least two of the plurality of magnetic sensors Sn are arranged symmetrically with respect to the
例えば、図2,図3において、2つの磁気センサS1,Snは、筐体13の開口面131の中央部に、コイル12から等距離に配置されている。筐体13の開口面131の中央部では、磁場の大きさはコイル12からの距離に応じて決まるため、異物が存在しない場合、磁気センサS1,Snが配置された位置における磁場の大きさは等しくなる。すなわち、磁気センサS1と磁気センサSnとは対称に配置されている。
For example, in FIG. 2 and FIG. 3, the two magnetic sensors S <b> 1 and Sn are arranged at the same distance from the
また、図4に示すように、複数の磁気センサSnが筐体13の開口面131の中央部及び周縁部に配置されている場合には、磁気センサSnの対称な配置を実現するため、コイル12及び筐体13の形状についても考慮する必要がある。例えば、図4において、12個の磁気センサS1〜S6,Sa〜Sfが配置されており、磁気センサS1〜S3,Sd〜Sfはコイル12から等距離に配置されている。また、磁気センサS4〜S6,Sa〜Scもコイル12から等距離に配置されている。しかしながら、図4の場合、筐体13の開口面131の中央部と周縁部とでは、必ずしも磁場の大きさが等しくならず、異物が存在しない場合の各位置における磁場の大きさは、概ね以下のようになる。
In addition, as shown in FIG. 4, when a plurality of magnetic sensors Sn are arranged at the central portion and the peripheral portion of the
S1=S3=Sd=Sf
S4=S6=Sa=Sc
S2=Se
S5=Sb
S1 = S3 = Sd = Sf
S4 = S6 = Sa = Sc
S2 = Se
S5 = Sb
上式において、Sxは、異物が存在しない場合の磁気センサSxの位置における磁場の大きさを表している。図4において、磁気センサS1,S3,Sd,Sfが対称に配置され、磁気センサS4,S6,Sa,Scが対称に配置され、磁気センサS2,Seが対称に配置され、磁気センサS5,Sbが対称に配置されている。 In the above equation, Sx represents the magnitude of the magnetic field at the position of the magnetic sensor Sx when no foreign matter is present. In FIG. 4, magnetic sensors S1, S3, Sd, Sf are arranged symmetrically, magnetic sensors S4, S6, Sa, Sc are arranged symmetrically, magnetic sensors S2, Se are arranged symmetrically, and magnetic sensors S5, Sb are arranged. Are arranged symmetrically.
以上のように、複数の磁気センサSnは、コイル12からの距離と、コイル12や筐体13の形状を考慮して、筐体13の開口面131上に対称に配置される。複数の磁気センサSnを対称に配置することにより、センシング部Sは、対称に配置された磁気センサSnの出力信号を比較して、異物の有無を検出することができる。異物の検出方法については後述する。
As described above, the plurality of magnetic sensors Sn are disposed symmetrically on the
なお、本実施形態において、センシング部Sに含まれる全ての磁気センサSnが対称に配置されてもよいし、一部の磁気センサSnのみが対称に配置されてもよい。また、図4に示すように、磁気センサSnをアレイ状に配置した場合、各磁気センサSnの異物検出空間が分割されるため、異物検出の空間分解能を向上させることができる。 In the present embodiment, all the magnetic sensors Sn included in the sensing unit S may be arranged symmetrically, or only some of the magnetic sensors Sn may be arranged symmetrically. In addition, as shown in FIG. 4, when the magnetic sensors Sn are arranged in an array, the foreign matter detection space of each magnetic sensor Sn is divided, so that the spatial resolution of foreign matter detection can be improved.
検出部20は、センシング部Sの出力信号を入力され、当該出力信号に基づいて異物の有無を検出する。センシング部S上又は近傍に異物が存在する場合、磁場発生部10が発生させる磁場が異物の影響により変化し、当該磁場の変化に応じてセンシング部Sの出力信号が変化する。したがって、検出部20は、センシング部Sの出力信号の変化から異物の有無を検出することができる。
The
検出部20は、コンピュータ装置を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。例えば、コンピュータ装置は、メモリとCPUとを備え、予め異物検出処理を実現するプログラムをメモリに記憶しておき、前記プログラムをCPUにより実行することで検出部20の機能構成を実現することができる。
The
以下、検出部20による異物検出方法について説明する。上述の通り、本実施形態において複数の磁気センサSnは、少なくとも一部が対称に配置されている。対称に配置された磁気センサSnを、磁気センサS1,Sn(図2,図3参照)と称すると、磁気センサS1,Snの異物検出範囲に異物が存在しない場合、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさ(絶対値)は略等しくなる(|S1|=|Sn|)。
Hereinafter, a foreign object detection method by the
図2に示すように、磁気センサS1,Snが検出する磁場の向きが反対の場合、磁気センサS1,Snの出力信号の符号は反対になり(S1=−Sn)、図3に示すように、磁気センサS1,Snが検出する磁場の向きが同じ場合、磁気センサS1,Snの出力信号の符号は同じになる(S1=Sn)。しかしながら、いずれの場合も、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさ(絶対値)は略等しくなる。 As shown in FIG. 2, when the directions of the magnetic fields detected by the magnetic sensors S1 and Sn are opposite, the signs of the output signals of the magnetic sensors S1 and Sn are opposite (S1 = −Sn), as shown in FIG. When the directions of the magnetic fields detected by the magnetic sensors S1 and Sn are the same, the signs of the output signals of the magnetic sensors S1 and Sn are the same (S1 = Sn). However, in any case, the magnitudes (absolute values) of the output signals of the magnetic sensors S1 and Sn are substantially equal.
これに対して、図2,図3に示すように、磁気センサS1,Snの異物検出範囲内に異物Mが存在する場合、磁気センサS1,Snのいずれか一方又は両方の出力信号の大きさが、異物Mが存在しない場合に対して変化する。異物Mが磁気センサS1,Snの出力信号に同一の影響を与える可能性は低いため、異物Mが存在した場合、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさには差が生じる(|S1|≠|Sn|)。したがって、検出部20は、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさを比較することにより異物の有無を検出することができる。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, when the foreign matter M exists within the foreign matter detection range of the magnetic sensors S1 and Sn, the magnitude of the output signal of either or both of the magnetic sensors S1 and Sn. However, it changes with respect to the case where the foreign material M does not exist. Since the possibility that the foreign matter M has the same influence on the output signals of the magnetic sensors S1 and Sn is low, there is a difference in the magnitude of the output signals of the magnetic sensors S1 and Sn when the foreign matter M is present (| S1 | ≠ | Sn |). Therefore, the
より具体的には、検出部20は、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさの相対値を算出する。相対値として、磁気センサS1,Snの出力信号の大きさの差(|S1|−|Sn|)や商(|S1|/|Sn|)などが用いられる。例えば、相対値として出力信号の大きさの差を用いると、異物が存在しない場合には、相対値は略0となる。異物が存在する場合には、相対値は0から変化する。検出部20は、当該相対値と所定の閾値とを比較して異物の有無を検出する。
More specifically, the
このように、本実施形態によれば、検出部20は、複数の磁気センサSnの出力信号の相対値に基づいて異物の有無を検出することができる。従来の異物検出装置では、送受電電力値に応じた電力損失の変化、送受電コイルの位置関係や周囲の環境の変化、及び異物検出装置の製造ばらつきや経年変化(以下、まとめて「外乱」という)などの複数のパラメータを計測して、各磁気センサSnの出力信号の基準値を設定しなければならなかったが、本実施形態によれば、基準値を設定する必要がないため、容易に異物の有無を検出することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
また、外乱等の影響は、複数の磁気センサSnに対して略均一に及ぶため、相対値に基づいて異物の有無を検出することにより、これらの外乱の影響を抑制することができる。これにより、過剰検出や未検出などを回避し、高精度に異物検出を行うことが可能となる。 In addition, since the influence of disturbances and the like is substantially uniform with respect to the plurality of magnetic sensors Sn, the influence of these disturbances can be suppressed by detecting the presence or absence of foreign matter based on the relative value. Thereby, it is possible to avoid excessive detection and non-detection and to detect foreign matter with high accuracy.
寸法の小さな異物や、無線電力伝送に与える影響が小さい異物の場合、出力信号の変化に対する異物の影響よりも、出力信号の変化に対する外乱等の影響の方が大きくなることがある。従来の異物検出装置では、このような異物の検出が困難であったため、送電中における異物の発熱などの深刻な問題が発生するおそれがあった。しかしながら、本実施形態によれば、上述の通り、外乱等の影響を抑制することができるため、寸法の小さな異物や、無線電力伝送に与える影響が小さい異物であっても高精度に検出することができる。 In the case of a foreign object having a small size or a small influence on wireless power transmission, the influence of disturbance or the like on the change of the output signal may be greater than the influence of the foreign substance on the change of the output signal. In the conventional foreign matter detection device, since it is difficult to detect such foreign matter, there is a possibility that serious problems such as heat generation of the foreign matter during power transmission may occur. However, according to the present embodiment, as described above, it is possible to suppress the influence of disturbance and the like, so that even a foreign object having a small size or a foreign object having a small influence on wireless power transmission can be detected with high accuracy. Can do.
さらに、本実施形態によれば、磁気センサSnが複数設けられているため、センシング部Sの異物検出空間が分割され、異物検出の空間分解能を向上させることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since a plurality of magnetic sensors Sn are provided, the foreign object detection space of the sensing unit S is divided, and the spatial resolution of foreign object detection can be improved.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る異物検出装置について図5を参照して説明する。本実施形態に係る異物検出装置の構成は第1実施形態と同じである。本実施形態において、検出部20は、複数の磁気センサSの出力信号の相対値だけでなく、各出力信号の値に基づいて異物の有無を検出する。
(Second Embodiment)
Next, a foreign object detection apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the foreign object detection device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, the
ここで、図5(A)は、本実施形態の検出部20による異物検出処理を示すフローチャートである。図5(A)に示すように、異物検出処理が開始されると、電源11からコイル12に電流が供給され(ステップS1)、コイル12が異物検出用の磁場を発生させる。複数の磁気センサSnは、それぞれが検出した磁場に応じた出力信号を検出部20に入力し、検出部20は、入力された各出力信号の値Snと所定の閾値とを比較する(ステップS2)。
Here, FIG. 5A is a flowchart showing the foreign object detection processing by the
閾値は、各磁気センサSnに対して設定され、例えば、異物が存在しないときの各磁気センサSnの出力信号の基準値SCALから所定のマージン値の範囲として設定される。図5において、出力信号の下限閾値はSCAL−M(M>0)であり、上限閾値はSCAL+N(N>0)である。マージン値M,Nは等しい値であってもよいし、異なる値であってもよい。 The threshold value is set for each magnetic sensor Sn, and is set, for example, as a range of a predetermined margin value from the reference value SCAL of the output signal of each magnetic sensor Sn when there is no foreign object. In FIG. 5, the lower limit threshold value of the output signal is SCAL-M (M> 0), and the upper limit threshold value is SCAL + N (N> 0). The margin values M and N may be equal or different values.
検出部20は、磁気センサSnの出力信号の値Snが閾値の範囲内である場合(ステップS2のYES)、異物が存在しないと判定し(ステップS3)、閾値の範囲外である場合(ステップS2のNO)、異物が存在すると判定する(ステップS4)。
When the value Sn of the output signal of the magnetic sensor Sn is within the threshold range (YES in step S2), the
このように、複数の磁気センサSnの出力信号の相対値による異物検出処理に加えて、各磁気センサSnの出力信号の値に応じた異物検出処理を実行することにより、異物検出精度をさらに向上させることができる。 In this way, in addition to the foreign object detection process based on the relative values of the output signals of the plurality of magnetic sensors Sn, the foreign object detection process is executed according to the value of the output signal of each magnetic sensor Sn, thereby further improving the foreign object detection accuracy. Can be made.
また、本実施形態において、検出部20は、磁気センサSnの出力信号の基準値SCALを較正(キャリブレーション)する。図5(B)は、検出部20によるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。キャリブレーション処理は、異物が存在しない条件下で行われる。図5(B)に示すように、キャリブレーション処理が開始されると、電源11からコイル12に電流が供給され、コイル12が異物検出用の磁場を発生させる(ステップS5)。各磁気センサSnは、検出した磁場に応じた出力信号を検出部20に入力する。検出部20は、各磁気センサSnから入力された出力信号の値Snを記憶し、較正された新たな基準値SCALとして設定する(ステップS6)。全ての、あるいは所望の磁気センサSnについて新たな基準値SCALが設定されると、電源11からコイル12への電流の供給が停止し、キャリブレーション処理が終了する(ステップS7)。
In the present embodiment, the
キャリブレーション処理以降の異物検出処理では、キャリブレーション処理により設定された新たな基準値SCALに基づいて閾値が設定され、異物の検出が行われる。キャリブレーション処理は、コイル12の製造時や、実際の使用環境への設置時の他、管理者により定期的に行われるのが好ましい。
In the foreign object detection process after the calibration process, a threshold value is set based on the new reference value SCAL set by the calibration process, and the foreign object is detected. It is preferable that the calibration process is periodically performed by an administrator other than when the
キャリブレーション処理を行うことにより、外乱等の影響を考慮した基準値SCALを取得することができる。当該基準値SCALに基づいて異物検出処理を行うことにより、外乱等の影響を抑制し、より高精度な異物検出を行うことができる。なお、キャリブレーション処理により、磁気センサSnの出力信号の相対値に対して基準値を設定する構成も可能である。この場合、設定された基準値と、検出された相対値とを比較することにより異物の有無を検出することができる。 By performing the calibration process, it is possible to acquire the reference value SCAL in consideration of the influence of disturbance or the like. By performing the foreign object detection process based on the reference value SCAL, it is possible to suppress the influence of disturbance and the like and perform more accurate foreign object detection. In addition, the structure which sets a reference value with respect to the relative value of the output signal of magnetic sensor Sn by a calibration process is also possible. In this case, the presence or absence of a foreign object can be detected by comparing the set reference value with the detected relative value.
(第3実施形態)
以下、第3実施形態に係る異物検出装置について図6を参照して説明する。本実施形態では、センシング部Sにおいて、磁気センサSnと他の種類のセンサTn(n=1,2,・・・)とが併用される。図6は、本実施形態にかかる異物検出装置の一例を示す構成図である。図6において、センサTnは、各磁気センサSnに対してそれぞれ併置されているが、磁気センサSnと併置されず、任意の位置に配置することも可能である。また、センサTnの個数は任意に設定することができる。
(Third embodiment)
Hereinafter, the foreign object detection apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in the sensing unit S, the magnetic sensor Sn and other types of sensors Tn (n = 1, 2,...) Are used in combination. FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of the foreign object detection device according to the present embodiment. In FIG. 6, the sensor Tn is juxtaposed with respect to each magnetic sensor Sn. However, the sensor Tn is not juxtaposed with the magnetic sensor Sn and can be arranged at an arbitrary position. Further, the number of sensors Tn can be set arbitrarily.
本実施形態において、検出部20は、磁気センサSnの出力信号と、センサTnの出力信号とに基づいて異物の有無を検出する。センサTnが図6に示すように筐体13上に対称に配置されている場合には、検出部20は、対称に配置されたセンサTnの出力信号の大きさの相対値に基づいて異物の有無を検出することができる。また、検出部20は、各センサTnの出力信号の値と基準値とを比較することにより異物の有無を検出してもよいし、センサTnの基準値に対してキャリブレーション処理を行ってもよい。検出部20は、例えば、センサSnの出力信号に基づく異物検出結果と、センサTnの出力信号に基づく異物検出結果と、の少なくとも一方で異物が検出された場合、異物は存在すると判定する。
In the present embodiment, the
センサTnとして、例えば、静電容量を検出する静電容量センサを用いることができる。静電容量センサを用いることにより、コイル12の直上などの、筐体13の開口面131に対して磁場が略平行な領域に存在する異物の有無を容易に検出することができる。
As the sensor Tn, for example, a capacitance sensor that detects capacitance can be used. By using the capacitance sensor, it is possible to easily detect the presence or absence of foreign matter existing in a region where the magnetic field is substantially parallel to the
また、センサTnとして、温度を検出する温度センサを用いることができる。温度センサを用いることにより、異物が存在した場合であっても、異物の温度上昇を監視しながら送電を行うという制御が可能になる。このような制御として、例えば、異物の温度が所定の温度以下の場合には送電を実行する制御や、異物の温度が所定の温度より高くならないように送電電力を調整する制御が挙げられる。このような制御を行う場合、異物検出装置は、センサTの出力信号を、有線又は無線により無線電力伝送装置に送信可能に構成される。 In addition, a temperature sensor that detects temperature can be used as the sensor Tn. By using the temperature sensor, it is possible to perform power transmission while monitoring the temperature rise of the foreign matter even when the foreign matter is present. Examples of such control include control for executing power transmission when the temperature of the foreign object is equal to or lower than a predetermined temperature, and control for adjusting the transmission power so that the temperature of the foreign object does not become higher than the predetermined temperature. When performing such control, the foreign object detection device is configured to be able to transmit the output signal of the sensor T to the wireless power transmission device by wire or wirelessly.
さらに、センサTnとして、赤外線を検出する赤外線センサや、可視光を検出する画像センサを用いることができる。赤外線センサや画像センサを用いることにより、動物などの磁場に与える影響が小さい異物の有無を検出することができる。 Furthermore, as the sensor Tn, an infrared sensor that detects infrared light or an image sensor that detects visible light can be used. By using an infrared sensor or an image sensor, it is possible to detect the presence or absence of a foreign substance having a small influence on a magnetic field of an animal or the like.
またさらに、センサTnとして、超音波を検出する超音波センサを用いることができる。超音波センサを用いることにより、上記の各種センサによっても検出が困難な異物の有無を検出することができる。例えば、電気的な特性の変化が小さく、赤外線を発しない異物の有無を、暗い環境で検出する必要がある場合に有効である。また、超音波センサを距離センサとして利用し、異物までの距離を検出する構成も可能である。検出した距離情報に基づいて、送電の可否や、後述する送電前異物検出処理の開始の可否を判定してもよい。 Furthermore, an ultrasonic sensor that detects ultrasonic waves can be used as the sensor Tn. By using an ultrasonic sensor, it is possible to detect the presence or absence of foreign matter that is difficult to detect even with the various sensors described above. For example, it is effective when it is necessary to detect the presence or absence of a foreign substance that does not emit infrared light with little change in electrical characteristics. In addition, a configuration in which an ultrasonic sensor is used as a distance sensor to detect the distance to a foreign object is possible. Based on the detected distance information, it may be determined whether or not power transmission is possible or whether or not a pre-power transmission foreign object detection process described later is started.
本実施形態によれば、磁気センサSnと各種のセンサTnを併用することにより、異物の過剰検出や誤検出を抑制し、異物検出装置の異物検出精度をさらに向上させることができる。なお、センサTnとして、上記の各種センサ以外の任意のセンサを用いてもよいし、2種類以上のセンサを用いてもよい。 According to the present embodiment, by using the magnetic sensor Sn and the various sensors Tn in combination, it is possible to suppress excessive detection and erroneous detection of foreign matter and further improve the foreign matter detection accuracy of the foreign matter detection device. As the sensor Tn, any sensor other than the above various sensors may be used, or two or more types of sensors may be used.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る異物検出装置について図7及び図8を参照して説明する。本実施形態において、磁気センサSnは、コイルにより構成され、磁場発生部10のコイル12として併用される。図7は、本実施形態に係る異物検出装置の一例を示す構成図である。
(Fourth embodiment)
Next, a foreign object detection device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the magnetic sensor Sn is configured by a coil and used in combination as the
図7に示すように、本実施形態では、図1のような独立したコイル12は設けられず、各磁気センサSnがコイル12として用いられる。すなわち、各磁気センサSnは、コイル12として磁場を発生させるとともに、他の磁気センサSnが発生させた磁場を検出し、検出した磁場に応じた信号を出力する。図7において図示されていないが、各磁気センサSnは、いずれも電源11及び検出部20と接続されている。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
複数の磁気センサSnは、一部または全てが磁場を発生させ、一部または全てが磁場を検出するように動作する。一部の磁気センサSnが磁場を発生させると、全ての磁気センサSnの周囲には磁場が形成され、形成された磁場の平均磁場強度に応じた起電力が発生する。平均磁場強度は、異物の存在により変化するため、異物の存在により磁気センサSnに発生する起電力も変化する。したがって、一部または全ての磁気センサSnにより磁場を発生させ、一部または全ての磁気センサSnで生じた起電力を検出することにより、異物の有無を検出することができる。任意の磁気センサSnが磁場を発生している際に自らに発生する起電力を検出する場合には、磁気センサSnのインダクタンス値に関わるパラメータの変化を検出することは、異物の有無を検出することと等価である。 The plurality of magnetic sensors Sn operate so that a part or all of them generate a magnetic field and a part or all of them detect the magnetic field. When some of the magnetic sensors Sn generate a magnetic field, a magnetic field is formed around all the magnetic sensors Sn, and an electromotive force corresponding to the average magnetic field strength of the formed magnetic field is generated. Since the average magnetic field strength changes due to the presence of foreign matter, the electromotive force generated in the magnetic sensor Sn also changes due to the presence of foreign matter. Therefore, the presence or absence of a foreign object can be detected by generating a magnetic field with some or all of the magnetic sensors Sn and detecting electromotive forces generated by some or all of the magnetic sensors Sn. When detecting an electromotive force generated in an arbitrary magnetic sensor Sn when it generates a magnetic field, detecting a change in a parameter related to the inductance value of the magnetic sensor Sn detects the presence or absence of a foreign object. Is equivalent to
図8は、本実施形態に係る異物検出装置の一例を示す回路図である。図8において、センシング部Sを構成する各磁気センサSnは、電源11及びADコンバータ14と接続可能に構成されており、制御器15により接続を切り替えられる。磁気センサSnは、電源11と接続された場合、磁場発生部10のコイル12として機能する。一方、磁気センサSnは、ADコンバータ14と接続された場合、磁場を検出する磁気センサSnとして機能する。
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an example of the foreign object detection device according to the present embodiment. In FIG. 8, each magnetic sensor Sn constituting the sensing unit S is configured to be connectable to the
図8に示すように、交流の電源11により磁場発生側の磁気センサSnが交流磁場を発生させる場合、検出部20には、例えば、磁場検出側の磁気センサSnの起電力を整流し、低いサンプリングレートのADコンバータ14によりデジタル化した信号が入力される。また、マルチプレクサを用いて、複数の磁気センサSnの出力信号から1つの出力ストリームを作成することにより、ADコンバータなどの回路構成を共有化してもよい。これにより、異物検出装置の構成の簡易化や低コスト化が可能となる。
As shown in FIG. 8, when the magnetic sensor Sn on the magnetic field generation side generates an alternating magnetic field by the
本実施形態によれば、複数の磁気センサSnにより磁場を発生させることができるため、異物検出の空間分解能をさらに向上させることができる。また、センシング部SやADコンバータなどの回路構成をプリント基板上に実装することで、異物検出装置の低コスト化や機械強度の向上を実現することができる。 According to the present embodiment, since a magnetic field can be generated by the plurality of magnetic sensors Sn, the spatial resolution of foreign object detection can be further improved. In addition, by mounting a circuit configuration such as the sensing unit S or AD converter on the printed circuit board, it is possible to reduce the cost of the foreign object detection device and improve the mechanical strength.
(第5実施形態)
次に、第5実施形態として、上述の異物検出装置を備える無線電力伝送装置について図9〜図13を参照して説明する。本実施形態に係る無線電力伝送装置は、磁場により無線で電力を伝送する磁気共鳴方式の無線電力伝送装置であり、異物検出装置による異物検出結果に基づいて送電が制御される。
(Fifth embodiment)
Next, as a fifth embodiment, a wireless power transmission device including the above foreign object detection device will be described with reference to FIGS. The wireless power transmission apparatus according to the present embodiment is a magnetic resonance wireless power transmission apparatus that wirelessly transmits power using a magnetic field, and power transmission is controlled based on a foreign object detection result by the foreign object detection apparatus.
ここで、図9は、本実施形態に係る無線電力伝送装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図9に示すように、本実施形態に係る無線電力伝送装置は、磁場発生部10、検出部20、及び複数の磁気センサSnを含むセンシング部Sを備える上述の異物検出装置と、制御部30と、電源31と、送電コイル32と、通知部33とを備える。異物検出装置の構成は上述の通りであるため、説明を省略する。
Here, FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the wireless power transmission device according to the present embodiment. As shown in FIG. 9, the wireless power transmission device according to this embodiment includes the above-described foreign object detection device including the magnetic
制御部30は、検出部20から異物検出結果を取得し、異物検出結果に基づいて送電を制御する。制御部30は、コンピュータ装置を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。
The
電源31は、送電コイル32に電力を供給する交流電源である。電源31による電力の供給は制御部30により制御される。
The
送電コイル32は、送電方向に対して垂直又は平行に巻かれた導電性のコイルである。送電コイル32は、電源31から交流電流を供給されることにより交流磁場を発生させ、電動車両などの送電対象物が備える受電コイルに無線で電力を伝送する。
The
通知部33は、制御部30により制御され、異物検出装置により異物が検出された場合に、異物の存在を送電対象物のユーザや無線電力伝送装置の管理者に通知する。通知部33として、画像出力が可能なモニターや、音声出力が可能なスピーカなどを用いることができる。また、通知部33として、ユーザや管理者の携帯電話などの通信手段を用いることもできる。
The
本実施形態のように、磁気共鳴方式の無線電力伝送装置の場合、異物検出装置の構成と他の構成とを共用することができる。ここで、図10は、本実施形態に係る無線電力伝送装置の機能構成の他の例を示すブロック図である。 As in this embodiment, in the case of a magnetic resonance type wireless power transmission device, the configuration of the foreign object detection device can be shared with other configurations. Here, FIG. 10 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the wireless power transmission device according to the present embodiment.
図10において、制御部20及び検出部30、電源11及び電源31、コイル12及び送電コイル32が、それぞれ共用されている。この場合、検出部20の機能は、制御部30により実現される。また、コイル12として送電コイル32が利用される。さらに、コイル12の電源11として、送電コイル32の電源31が利用される。このような構成により、無線電力伝送装置の構成を簡易化し、部品点数を削減することができる。
In FIG. 10, the
図11は、図10の無線電力伝送装置の一例を示す構成図である。図10の無線電力伝送装置は、図11に示すように、送電方向と異物検出方向とが一致し(図11の実線矢印の方向)、送電コイル32が発生させる磁場の主成分に対して垂直な同一平面上(筐体13の開口面131)に磁気センサSnが配置される。磁気共鳴方式の無線電力伝送装置では、送電コイル32が発生させる磁場の主成分に対して垂直な平面上に異物Mが存在した場合、発熱や電力損失などの問題が顕著となるが、本構成によれば、当該平面上に磁気センサSが配置されるため、このような影響力の大きい異物Mを高精度で検出することができる。
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of the wireless power transmission device of FIG. 10. As shown in FIG. 11, the wireless power transmission device of FIG. 10 has a power transmission direction and a foreign object detection direction that coincide with each other (the direction of the solid line arrow in FIG. 11), and is perpendicular to the main component of the magnetic field generated by the
次に、本実施形態に係る無線電力伝送装置による異物検出処理及び送電処理について説明する。図12は、送電開始前に実施する送電前異物検出処理を示すフローチャートである。無線電力伝送装置は、送電準備が開始されると(ステップS8)、異物検出装置による送電前異物検出処理を実施する(ステップS9)。異物検出処理を行う回数、時間は任意に設定することができる。異物検出処理により異物が検出されなかった場合(ステップS9のNO)、制御部30は、電源31に電力の供給を開始させる。これにより、送電が開始される(ステップS10)。
Next, foreign object detection processing and power transmission processing by the wireless power transmission device according to the present embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart illustrating foreign object detection processing before power transmission that is performed before the start of power transmission. When power transmission preparation is started (step S8), the wireless power transmission device performs foreign matter detection processing before power transmission by the foreign matter detection device (step S9). The number of times and time for performing the foreign object detection processing can be arbitrarily set. When no foreign matter is detected by the foreign matter detection process (NO in step S9), the
一方、異物検出処理によって異物が検出された場合(ステップS9のYES)、制御部30は、送電準備を停止し(ステップS11)、異物が検出されたことを通知部33によりユーザや管理者に通知する(ステップS12)。これにより、ユーザや管理者に異物を取り除かせ、異物が存在しない状態で送電を開始することができる。したがって、異物の発熱による危険や送電効率の低下を抑制することができる。また、異物の存在をユーザや管理者に通知することにより、異物の除去を促し、異物が検出されてから除去されるまでの時間を短縮することができる。
On the other hand, when a foreign object is detected by the foreign object detection process (YES in step S9), the
図13は、送電中に実施する送電中異物検出処理を示すフローチャートである。無線電力伝送装置は、送電が開始される(ステップS13)、異物検出装置による送電中異物検出処理を実施する(ステップS14)。異物検出処理は、送電が終了するまで、あるいは異物が検出されるまで繰り返し実行される。異物検出処理により異物が検出された場合(ステップS14のYES)、制御部30は、送電を停止し(ステップS15)、異物が検出されたことを通知部33によりユーザや管理者に通知する(ステップS16)。
FIG. 13 is a flowchart illustrating foreign matter detection processing during power transmission that is performed during power transmission. When power transmission is started (step S13), the wireless power transmission device performs foreign matter detection processing during power transmission by the foreign matter detection device (step S14). The foreign object detection process is repeatedly executed until power transmission is completed or a foreign object is detected. If a foreign object is detected by the foreign object detection process (YES in step S14), the
これにより、送電中に異物が侵入した場合であっても、ユーザや管理者に異物を取り除かせ、異物が存在しない状態で送電を行うことができる。したがって、異物の発熱による危険や送電効率の低下を抑制することができる。また、異物の存在をユーザや管理者に通知することにより、異物の除去を促し、異物が検出されてから除去されるまでの送電停止時間を短縮することができる。 Thereby, even when a foreign object enters during power transmission, the user or the administrator can remove the foreign object, and power transmission can be performed in a state where there is no foreign object. Therefore, it is possible to suppress a danger due to the heat generated by the foreign matter and a decrease in power transmission efficiency. In addition, by notifying the user or administrator of the presence of a foreign object, the removal of the foreign object can be promoted, and the power transmission stop time from when the foreign object is detected until it is removed can be shortened.
なお、本実施形態において、無線電力伝送装置は、磁気共鳴方式であったが、送電方式はこれに限られない。例えば、電磁誘導方式や電波方式などの他の方式の無線電力伝送装置が異物検出装置を備える構成も可能である。無線電力伝送装置が送電コイル32を備える場合には、図10に示した送電コイル32とコイル12とを共用する構成も可能である。
In the present embodiment, the wireless power transmission apparatus is a magnetic resonance system, but the power transmission system is not limited to this. For example, a configuration in which a wireless power transmission device of another method such as an electromagnetic induction method or a radio wave method includes a foreign object detection device is also possible. When the wireless power transmission apparatus includes the
(第6実施形態)
次に、第6実施形態として、第5実施形態に係る無線電力伝送装置を含んで構成される無線電力伝送システム(以下、単に「システム」という)について、図14〜図16を参照して説明する。本実施形態に係るシステムでは、送電コイルと受電コイルとの位置合わせ制御が行われる。図14は、本実施形態に係るシステムの機能構成の一例を示すブロック図である。図14に示すように、本実施形態に係るシステムは、無線電力伝送装置と、送電対象物4と、からなる。
(Sixth embodiment)
Next, as a sixth embodiment, a wireless power transmission system (hereinafter simply referred to as “system”) including the wireless power transmission device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 16. To do. In the system according to the present embodiment, alignment control between the power transmission coil and the power reception coil is performed. FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the system according to the present embodiment. As shown in FIG. 14, the system according to this embodiment includes a wireless power transmission device and a
無線電力伝送装置は、上述の第5実施形態に係る無線電力伝送装置であり、位置調整手段34をさらに備える。
The wireless power transmission device is the wireless power transmission device according to the fifth embodiment described above, and further includes a
位置調整手段34は、送電コイル32を移動させることにより、送電コイル32に対する受電コイル42の相対位置を調整するアクチュエータである。位置調整手段34は、制御部30により制御される。位置調整手段34は、送電コイル32だけを移動させてもよいし、無線電力伝送装置全体を移動させてもよい。
The
なお、図14において、無線電力伝送装置は、図10と同様の構成であるが、図9と同様の構成であってもよい。また、本実施形態において、制御部30は、送電対象物と無線通信が可能な通信手段を備えるのが好ましい。
In FIG. 14, the wireless power transmission apparatus has the same configuration as that of FIG. 10, but may have the same configuration as that of FIG. Moreover, in this embodiment, it is preferable that the
送電対象物4は、無線電力伝送装置から受電可能に構成されている。送電対象物には、例えば、無線給電可能な電動車両や電車などが含まれるが、これに限られない。送電対象物4は、制御部40と、磁場発生部41と、受電コイル42とを備える。
The
制御部40は、磁場発生部41による磁場の発生や、受電コイル42による受電を制御する。制御部40は、コンピュータ装置を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。また、制御部40は、無線電力伝送装置と無線通信が可能な通信手段を備えるのが好ましい。
The
磁場発生部41(第2の磁場発生部)は、無線電力伝送装置の磁気センサSにより検出可能な磁場を発生させる。磁場発生部41は、例えば、コイルと電源とにより構成される。図14に示すように、送電対象物4が受電コイル42を備える場合には、受電コイル42を磁場発生部41として用いる構成も可能である。磁場発生部41は、受電コイル42に対して所定の位置に配置される。
The magnetic field generation unit 41 (second magnetic field generation unit) generates a magnetic field that can be detected by the magnetic sensor S of the wireless power transmission device. The
受電コイル42は、受電方向、すなわち、無線電力伝送装置による送電方向(図14の実線矢印の方向)に対して垂直又は平行に巻かれた導電性のコイルである。無線電力伝送装置が磁気共鳴方式の場合、送電コイル32が発生させた交流磁場に共鳴して電力を受電する。なお、無線電力伝送装置が他の方式である場合、送電対象物4は、受電コイル42の代わりに、無線電力伝送装置の方式に対応した受電手段を備える。
The
次に、本実施形態に係るシステムによる送電コイル32と受電コイル42との位置合わせ制御について説明する。図15は、位置合わせ制御を示すフローチャートである。本システムにおいて、位置合わせ制御は、例えば、送電対象物4が停止した時点で開始される。送電対象物4の停止は、制御部30と制御部40との無線通信により判定することができる。
Next, alignment control of the
位置合わせ制御が開始されると(ステップS17)、送電対象物4の磁場発生部41は、磁場を発生させる(ステップS18)。無線電力伝送装置のセンシング部Sは、磁場発生部41が発生させた磁場を検出し、検出した磁場の大きさ及び向きの少なくとも一方に応じた信号を制御部30に入力する。
When the alignment control is started (step S17), the magnetic
制御部30は、センシング部Sの出力信号に基づいて、送電コイル32に対する受電コイル42の相対位置を検出する(ステップS19)。相対位置は、送電方向に対して垂直な平面上における送電コイル32の位置に対する受電コイル42の位置ずれとして検出される。送電方向に対して垂直な平面上における送電コイル32の位置と受電コイル42の位置とが一致した場合、送電効率は最大になる。
The
制御部30は、例えば、各磁気センサSnの出力信号の勾配に基づいて相対位置を検出する。複数の磁気センサSnがアレイ状に配置されている場合、各磁気センサSnの出力信号の大きさには勾配が生じる。制御部30は、当該勾配の絶対値や相対値から、理論式やテーブルを用いて受電コイル42の位置ずれを検出する。テーブルには、送電コイル32と各磁気センサSnとの位置関係や、磁場発生部41と受電コイル42との位置関係が記憶されている。磁場発生部41と受電コイル42との位置関係は、無線通信により制御部40から取得することも可能である。磁気センサSnの出力信号から相対位置を取得するための変換アルゴリズムは、図16に示すように、予め制御部30に記憶されている。
For example, the
次に、制御部30は、検出された受電コイル42の位置ずれと、予め設定された閾値とを比較し、位置ずれが閾値以下か否か判定する(ステップS20)。閾値は、送電コイル32及び送電コイル42を構成するコイルの形状を考慮して設定されるのが好ましい。これは、コイルの形状によって、受電コイル42の位置ずれに対する送電特性が変化するためである。
Next, the
例えば、コイルが送電方向に対して垂直に巻かれている場合、受電コイル42の位置ずれに対する送電特性は方向性を有する。したがって、位置ずれの方向に応じて、閾値の大きさを変化させることが考えられる。また、コイルが送電方向に対して水平に巻かれている場合、位置ずれに対する送電特性は方向性をほとんど有さないため、全方向の位置ずれに対して閾値の大きさを一定とすることが考えられる。
For example, when the coil is wound perpendicularly to the power transmission direction, the power transmission characteristics with respect to the positional deviation of the
制御部30による判定の結果、位置ずれが閾値以下であった場合(ステップS20のYES)、位置合わせ制御は終了する。一方、位置ずれが閾値より大きかった場合(ステップS20のNO)、制御部30は、位置調整手段34を制御し、受電コイル42の位置ずれが小さくなるように、送電コイル32を移動させる(ステップS21)。
If the result of determination by the
位置調整手段34による送電コイル32の移動が終了すると、制御部30は再び受電コイル42の相対位置を検出する(ステップS19)。その後、ステップS19〜ステップS21を繰り返し、位置ずれが閾値以下となった時点で位置合わせ制御が終了する。
When the movement of the
本実施形態によれば、送電コイル32に対する受電コイル42の位置ずれが小さくなるように、送電コイル32の位置を調整することができるため、送電効率を向上させることができる。また、送電コイル32に対する受電コイル42の相対位置は、送電の可否の判断や、送電の際に用いられる各種のパラメータの調整などに利用することができる。
According to this embodiment, since the position of the
なお、本実施形態において、位置調整手段34は、無線電力伝送装置に設けられたが、送電対象物4に設けられてもよい。この場合、位置調整手段34は、受電コイル42を移動可能なように構成される。送電対象物4の制御部40は、受電コイル42の相対位置情報を無線通信により制御部30から取得し、取得した相対位置情報に基づいて、位置調整手段34を制御する。位置調整手段34は、受電コイル42の位置ずれが小さくなるように、受電コイル42を移動させる。
In the present embodiment, the
また、位置調整手段34は、無線電力伝送装置及び送電対象物4の両方に設けられてもよいし、無線電力伝送装置及び送電対象物4とは別個に設けられてもよい。この場合、位置調整手段34は、送電コイル32及び受電コイル42の少なくとも一方を移動可能に構成される。位置調整手段34は、無線電力伝送装置から取得した受電コイル42の相対位置情報に基づいて、受電コイル42の位置ずれが小さくなるように、送電コイル32及び受電コイル42の少なくとも一方を移動させる。
Further, the position adjusting means 34 may be provided in both the wireless power transmission device and the
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. Further, for example, a configuration in which some components are deleted from all the components shown in each embodiment is also conceivable. Furthermore, you may combine suitably the component described in different embodiment.
10:磁場発生部
11:電源
12:コイル
13:筐体
131:開口面
14:ADコンバータ
15:制御器
20:検出部
30:制御部
31:電源
32:送電コイル
33:通知部
34:位置調整手段
4:送電対象物
40:制御部
41:磁場発生部
42:受電コイル
M:異物
S:センシング部
Sn:磁気センサ
Tn:他のセンサ
10: Magnetic field generator 11: Power supply 12: Coil 13: Housing 131: Opening surface 14: AD converter 15: Controller 20: Detection unit 30: Control unit 31: Power supply 32: Power transmission coil 33: Notification unit 34: Position adjustment Means 4: Power transmission object 40: Control unit 41: Magnetic field generation unit 42: Power receiving coil M: Foreign object S: Sensing unit Sn: Magnetic sensor Tn: Other sensor
Claims (18)
前記磁場を検出し、検出した前記磁場の大きさ及び向きのうちの少なくとも前記磁場の大きさに応じた信号を出力する磁気センサを複数含むセンシング部と、
前記複数の磁気センサの前記信号の相対値に基づいて異物の有無を検出する検出部と、を備え、
前記センシング部に含まれる少なくとも2つの磁気センサは、前記筐体の前記開口面のうち前記コイルが巻かれていない部分に配置され、かつ、異物が存在しない場合に検出される磁場の大きさが等しくなる異なる位置に配置され、
前記センシング部は、導電性のコイルを含んで構成され、当該コイルは、前記磁場発生部として併用される異物検出装置。 A magnetic field generator for generating a magnetic field using a conductive coil wound vertically or horizontally with respect to the opening surface of the housing;
A sensing unit including a plurality of magnetic sensors that detect the magnetic field and output a signal corresponding to at least the magnitude and direction of the detected magnetic field;
A detection unit that detects the presence or absence of foreign matter based on the relative values of the signals of the plurality of magnetic sensors,
At least two magnetic sensors included in the sensing unit are arranged in a portion of the opening surface of the housing where the coil is not wound, and the magnitude of the magnetic field detected when no foreign matter is present. Placed in different positions that are equal,
The sensing unit is configured to include a conductive coil, and the coil is used as the magnetic field generation unit.
請求項1に記載の異物検出装置。 The foreign object detection device according to claim 1, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged on the same plane orthogonal to a main component of a magnetic field generated by the magnetic field generation unit.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The foreign matter detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit detects the presence or absence of the foreign matter based on a value of the signal of each magnetic sensor.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The detection unit acquires the signal of the magnetic sensor when there is no foreign object, sets the value of the acquired signal as a reference value, and whether or not the foreign object exists based on the reference value and the value of the signal The foreign object detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記検出部は、前記複数の磁気センサの前記信号と前記静電容量センサの信号とに基づいて異物の有無を検出する
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The sensing unit further includes a capacitance sensor that detects capacitance,
The foreign matter detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the detection unit detects the presence or absence of a foreign matter based on the signals of the plurality of magnetic sensors and the signals of the capacitance sensors.
前記検出部は、前記複数の磁気センサの前記信号と前記温度センサの信号とに基づいて異物の有無を検出する
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The sensing unit further includes a temperature sensor for detecting temperature,
The foreign object detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects the presence or absence of a foreign object based on the signals of the plurality of magnetic sensors and the signal of the temperature sensor.
前記検出部は、前記複数の磁気センサの前記信号と前記赤外線センサの信号とに基づいて異物の有無を検出する
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The sensing unit further includes an infrared sensor for detecting infrared intensity,
The foreign matter detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects the presence or absence of foreign matter based on the signals of the plurality of magnetic sensors and the signals of the infrared sensor.
前記検出部は、前記複数の磁気センサの前記信号と前記画像センサの信号とに基づいて異物の有無を検出する
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The sensing unit further includes an image sensor that detects visible light,
The foreign matter detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the detection unit detects the presence or absence of foreign matter based on the signals of the plurality of magnetic sensors and the signals of the image sensor.
前記検出部は、前記複数の磁気センサの前記信号と前記超音波センサの信号とに基づいて異物の有無を検出する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の異物検出装置。 The sensing unit further includes an ultrasonic sensor for detecting an ultrasonic wave,
The foreign object detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects the presence or absence of a foreign object based on the signals of the plurality of magnetic sensors and the signals of the ultrasonic sensors.
請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の異物検出装置と、
を備え、
前記制御部は、前記異物検出装置による異物検出結果に基づいて送電を制御する
無線電力伝送装置。 A control unit for controlling power transmission;
The foreign object detection device according to any one of claims 1 to 10,
With
The said control part is a wireless power transmission apparatus which controls power transmission based on the foreign material detection result by the said foreign material detection apparatus.
前記制御部は、前記送電コイルによる送電を制御する
請求項11に記載の無線電力伝送装置。 It has a power transmission coil that transmits power wirelessly via a magnetic field,
The wireless power transmission device according to claim 11, wherein the control unit controls power transmission by the power transmission coil.
前記制御部は、前記送電コイルによる送電を制御する
請求項1ないし3のいずれか一項を引用する請求項11に記載の無線電力伝送装置。 The coil constituting the magnetic field generation unit is used as a power transmission coil,
The wireless power transmission device according to claim 11, wherein the control unit controls power transmission by the power transmission coil.
請求項11ないし請求項13のいずれか一項に記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to any one of claims 11 to 13, wherein the control unit stops power transmission when the foreign object is detected by the detection unit.
請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載の無線電力伝送装置。 The wireless power transmission apparatus according to claim 11, further comprising a notification unit that notifies a foreign object detection result by the foreign object detection apparatus.
前記送電コイルにより無線で電力を伝送される受電コイルと、前記受電コイルに対して所定の位置に配置され、磁場を発生させる第2の磁場発生部と、を備える送電対象物と、を含んで構成される無線電力伝送システム。 The wireless power transmission device according to any one of claims 11 to 15,
A power transmission object comprising: a power reception coil that wirelessly transmits power by the power transmission coil; and a second magnetic field generation unit that is disposed at a predetermined position with respect to the power reception coil and generates a magnetic field. Wireless power transmission system configured.
前記制御部は、前記磁気センサの前記信号に基づいて、前記送電コイルに対する前記受電コイルの相対位置を検出する
請求項16に記載の無線電力伝送システム。 The sensing unit detects a magnetic field generated by the second magnetic field generation unit, and outputs a signal according to at least the magnitude and direction of the detected magnetic field;
The wireless power transmission system according to claim 16, wherein the control unit detects a relative position of the power reception coil with respect to the power transmission coil based on the signal of the magnetic sensor.
前記位置調整手段は、前記相対位置に基づいて、前記送電コイルから前記受電コイルへの送電効率が上昇するように、前記送電コイル及び前記受電コイルの少なくとも一方を移動させる
請求項17に記載の無線電力伝送システム。 A position adjusting means for adjusting a position of at least one of the power transmitting coil and the power receiving coil;
The radio according to claim 17, wherein the position adjusting unit moves at least one of the power transmission coil and the power reception coil based on the relative position so that power transmission efficiency from the power transmission coil to the power reception coil is increased. Power transmission system.
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