JP2018085833A - 無線給電装置、無線受電装置、無線電力伝送システム及び無線給電方法 - Google Patents
無線給電装置、無線受電装置、無線電力伝送システム及び無線給電方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
無線給電装置10及び無線受電装置20は、給電のための電力伝送を行う前に、所定の相手方であることや給電が必要かどうかを確認し、送るべき電力量や時間などの情報を送受信するための通信動作を行う必要がある。
無線給電装置10の通信用駆動回路13を構成するトランジスタM5、M6、M7及びM8のゲートには、引き続き13.56MHzの交流電圧信号を供給する。これにより、通信用駆動回路13は動作を継続する。
次に、無線給電装置10により交流磁界の印加が開始されると、無線給電装置20の受電コイルRCと無線給電装置10の送電コイルTCとが磁気結合し、受電コイルRCに13.56MHzの交流磁界に応じた高周波電流が流れる。受電側共振回路21により、ラインL3及びL4には交流電圧が印加される。整流回路22は、ラインL3及びL4に印加された交流電圧を全波整流及び平滑化して直流電圧を生成する。この直流電圧により、通信用安定化回路25が起動する。
無線給電装置10が給電のための交流磁界の印加を開始すると、通信/制御回路26は、電力供給用安定化回路24をオン状態とする。電力供給用安定化回路24は、ラインL5に印加された直流電圧を一定にした電圧を給電端子PTに印加する。これにより、負荷としての電源に給電端子PTを介して電力が供給される。
11 送電側共振回路
12 電力供給用駆動回路
13 通信用駆動回路
16 交流信号源
20 無線受電装置
21 受電側共振回路
22 整流回路
23 負荷回路
24 電力供給用安定化回路
25 通信用安定化回路
26 通信/制御回路
30 無線給電装置
31 タイミング回路
32 定数設定回路
33 駆動スイッチ
Claims (13)
- 送電コイルを有し、前記送電コイルに交流磁界を発生させることにより無線通信と無線給電とを切り替えつつ行う無線給電装置であって、
前記送電コイルに通信用駆動電流を供給する通信用駆動回路と、
前記送電コイルに電力供給用駆動電流を供給する電力供給用駆動回路と、
を有し、
前記無線通信時には、前記通信用駆動回路を動作させるとともに前記電力供給用駆動回路の動作を停止し、前記通信用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させ、
前記無線給電時には、前記通信用駆動回路及び前記電力供給用駆動回路をともに動作させ、前記通信用駆動電流及び前記電力供給用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させる
ことを特徴とする無線給電装置。 - 前記通信用駆動回路及び前記電力供給用駆動回路は、前記送電コイルに並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の無線給電装置。
- 前記通信用駆動回路及び前記電力供給用駆動回路の各々は、
前記送電コイルの第1方向に電流を流す第1のスイッチ部及び前記送電コイルの前記第1方向とは反対方向である第2方向に電流を流す第2のスイッチ部からなり、前記第1スイッチ部及び前記第2スイッチ部が相補的にオン又はオフとなることにより前記送電コイルに交流電流を流す駆動スイッチ部と、
前記交流電流の振幅を設定するための設定信号に応じて前記第1スイッチ部を制御し、前記送電コイルの前記第1方向に流す電流の電流量を変化させる正極側変更回路と、
前記設定入力信号に応じて前記第2スイッチ部を制御し、前記送電コイルの前記第2方向に流す電流の電流量を変化させる負極側変更回路と、
前記送電コイルの前記第1方向に流す電流の電流量を前記正極側変更回路が変化させるタイミングと前記送電コイルの前記第2方向に流す電流の電流量を前記負極側定数変更回路が変化させるタイミングとを調整するタイミング調整回路と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線給電装置。 - 前記タイミング調整回路は、
前記第1スイッチ部がオフとなるタイミングで前記正極側変更回路が前記送電コイルの前記第1方向に流す電流の電流量を変化させるようにタイミング調整を行い、
前記第2スイッチ部がオフとなるタイミングで前記負極側変更回路が前記送電コイルの前記第2方向に流す電流の電流量を変化させるようにタイミング調整を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線給電装置。 - 前記正極側変更回路及び前記負極側変更回路は、前記交流電流の振幅が段階的に変化するように前記送電コイルに流す電流の電流量を変化させることを特徴とする請求項3又は4に記載の無線給電装置。
- 前記正極側変更回路及び前記負極側変更回路は、前記交流電流の振幅が疑似ランダムパターンに応じて変化するように前記送電コイルに流す電流の電流量を変化させることを特徴とする請求項3又は4に記載の無線給電装置。
- 前記第1スイッチ部及び前記第2スイッチ部の各々は、並列接続された複数のトランジスタから構成され、
前記正極側変更回路は、前記設定入力信号に応じて、前記第1スイッチ部の前記複数のトランジスタのうち前記第1方向への電流送出時にオンとなるトランジスタの数を変化させ、
前記負極側変更回路は、前記設定入力信号に応じて、前記第2スイッチ部の前記複数のトランジスタのうち前記第2方向への電流送出時にオンとなるトランジスタの数を変化させる、
ことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1に記載の無線給電装置。 - 前記第1スイッチ部は、ゲートに正極性パルスの印加を受けてオン又はオフとなる第1トランジスタを含み、
前記第2スイッチ部は、ゲートに負極性パルスの印加を受けてオン又はオフとなる第2トランジスタを含み、
前記正極側変更回路は、前記設定入力信号に応じて、前記正極性パルスのパルス幅を変化させ、
前記負極側変更回路は、前記設定入力信号に応じて、前記負極性パルスのパルス幅を変化させる、
ことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1に記載の無線給電装置。 - 受電コイルを有し、前記受電コイルが受けた交流磁界により得られた交流電圧に基づいて、無線通信と無線受電とを切り替えつつ行う無線受電装置であって、
前記交流電圧を整流して直流電圧を得る整流回路と、
前記直流電圧に応じて動作し、前記直流電圧を安定化して前記無線通信を行うための通信用動作電圧を得る通信用安定化回路と、
前記直流電圧を安定化して前記無線受電の受電電力を得る電力供給用安定化回路と、
前記通信用動作電圧に応じて動作し、前記無線通信を行うとともに、前記電力供給用安定化回路の動作を制御する通信制御回路と、
を有することを特徴とする無線受電装置。 - 送電コイルを有する無線給電装置と受電コイルを有する無線受電装置とを含み、交流磁界による前記送電コイルと前記受電コイルとの磁界結合に基づいて、無線通信と無線給電とを切り替えつつ行う無線電力伝送システムであって、
前記無線給電装置は、
前記送電コイルに通信用駆動電流を供給する通信用駆動回路と、
前記送電コイルに電力供給用駆動電流を供給する電力供給用駆動回路と、
を有し、
前記無線受電装置は、
前記交流磁界により得られた交流電圧を整流して直流電圧を得る整流回路と、
前記直流電圧に応じて動作し、前記直流電圧を安定化して前記無線通信を行うための通信用動作電圧を得る通信用安定化回路と、
前記直流電圧を安定化して前記無線受電の受電電力を得る電力供給用安定化回路と、
前記通信用動作電圧に応じて動作し、前記無線通信を行うとともに、前記電力供給用安定化回路の動作を制御する通信制御回路と、
を有し、
前記無線給電装置は、
前記無線通信時には、前記通信用駆動回路を動作させるとともに前記電力供給用駆動回路の動作を停止し、前記通信用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させ、
前記無線給電時には、前記通信用駆動回路及び前記電力供給用駆動回路をともに動作させ、前記通信用駆動電流及び前記電力供給用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させる
ことを特徴とする無線電力伝送システム。 - 送電コイルと、前記送電コイルに通信用駆動電流を供給する通信用駆動回路と、前記送電コイルに電力供給用駆動電流を供給する電力供給用駆動回路と、を有し、前記送電コイルに交流磁界を発生させることにより無線通信と無線給電とを切り替えつつ行う無線給電装置における無線給電方法であって、
前記通信用駆動回路を動作させるとともに前記電力供給用駆動回路の動作を停止し、前記通信用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させるステップと、
前記通信用駆動回路及び前記電力供給用駆動回路をともに動作させ、前記通信用駆動電流及び前記電力供給用駆動電流を前記送電コイルに供給して前記交流磁界を発生させるステップと、
を含むことを特徴とする無線給電方法。 - 送電コイルを有する無線給電装置と受電コイルを有する無線受電装置とを含み、交流磁界による前記送電コイルと前記受電コイルとの磁界結合に基づいて、無線通信と無線給電とを切り替えつつ行う無線電力伝送システムであって、
前記無線給電装置は、
前記送電コイルに通信用駆動電流を供給する通信用駆動回路と、
前記送電コイルに電力供給用駆動電流を供給する電力供給用駆動回路と、
前記電力供給用駆動電流を測定する電流測定回路と、
を有し、
前記無線受電装置は、
前記受電コイル及び共振キャパシタからなる共振回路と、
前記共振キャパシタの容量を変更する容量変更回路と、
を有し、
前記無線受電装置は、
前記無線給電装置において測定された前記電力供給用駆動電流の電流値が所定の閾値の範囲を超えていた場合に、前記共振キャパシタの容量を変更する
ことを特徴とする無線電力伝送システム。 - 受電コイルを有し、前記受電コイルが受けた交流磁界により得られた交流電圧を整流した電圧を受給電圧として得る無線受電装置であって、
前記受電コイル及び共振キャパシタからなる共振回路と、
前記共振キャパシタの容量を変更する容量変更回路と、
前記受給電圧を受ける供給ラインと、
前記供給ラインに流れる電流と前記受給電圧とを測定して受電電力を算出する電流電圧測定回路と、
を有し、
算出された前記受電電力が所定の閾値の範囲を超えていた場合に、前記共振キャパシタの容量を変更する
ことを特徴とする無線受電装置。
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