JP2018102087A - Transmission apparatus and transmission output control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ駆動する電子機器のバッテリ等へ非接触に電力伝送するワイヤレス給電システムにおける送電装置、及び、送電装置の送電出力制御方法に関する。 The present invention relates to a power transmission device in a wireless power feeding system that transmits power to a battery or the like of a battery-driven electronic device in a contactless manner, and a power transmission output control method for the power transmission device.
ワイヤレス給電システムの送電装置（ワイヤレス給電装置）から生成される電磁界による人体や他機器への悪影響を回避させるため、ワイヤレス給電システムの設計にあたっては、送電装置とワイヤレス受電が行われる充電対象機器との間で、電力伝送に用いる周波数（基本周波数）や、基本周波数の高調波を含む基本周波数以外の周波数からの不要輻射が、各種ガイドラインやＥＭＣ規格等で規定される放射電磁界強度の限度値以内になることが求められ、規格値に収まるよう送電装置が設計、製造されることになる。 In order to avoid adverse effects on the human body and other devices due to the electromagnetic field generated from the power transmission device (wireless power supply device) of the wireless power feeding system, when designing the wireless power feeding system, the power transmission device and the charging target device that performs wireless power reception Between the frequency used for power transmission (fundamental frequency) and unnecessary radiation from frequencies other than the fundamental frequency including harmonics of the fundamental frequency are the limits of the radiated electromagnetic field strength specified by various guidelines, EMC standards, etc. The power transmission device is designed and manufactured so as to be within the standard value.
非特許文献１では、送電装置による電磁波の人体暴露について、電磁波についての取扱いにある程度の知識を有する人を対象とする職業的暴露と、一般大衆を対象とする公衆暴露との２段階の制限値を規定している。 In Non-Patent Document 1, regarding human exposure of electromagnetic waves by power transmission devices, two-stage limit values for occupational exposure for people who have some knowledge in handling electromagnetic waves and public exposure for the general public Is stipulated.
特許文献１では、ワイヤレス受電装置（充電対象機器）への電力供給能力を低下させることなく、ＬＦ帯の無線通信信号に対する悪影響を低減することが可能な非接触給電装置が提案されている。
特許文献１の非接触給電装置によれば、給電ユニットと受電ユニットとを備え、ＬＦ帯の無線通信が実行される待機状態と、受電ユニットが充電対象機器に対して電力を供給する能動状態とで、スイッチング電源回路のスイッチング周波数を変更してＬＦ帯の無線通信に及ぼす影響を低減するよう動作する。
Patent Document 1 proposes a non-contact power feeding device that can reduce adverse effects on LF-band wireless communication signals without reducing the power supply capability to the wireless power receiving device (charging target device).
According to the non-contact power supply device of Patent Literature 1, the power supply unit and the power reception unit are provided, a standby state in which LF band wireless communication is executed, and an active state in which the power reception unit supplies power to the charging target device. Thus, the switching frequency of the switching power supply circuit is changed to operate to reduce the influence on the LF band wireless communication.
上述したように、ワイヤレス給電システムにおける送電装置の出力は、規格値に収まるよう設計されるため、送電装置の製造者が送電装置の設置個所、設置条件について特段の制約を設けない限り、その出力は人体や他の機器が近接しても悪影響を与えないような出力に制限されている。 As described above, since the output of the power transmission device in the wireless power feeding system is designed to be within the standard value, the output of the power transmission device unless the power transmission device manufacturer places special restrictions on the installation location and conditions of the power transmission device. Is limited to an output that does not adversely affect the human body or other devices in close proximity.
しかしながら、放射電磁界の影響を受ける他の機器が送電装置の周辺で稼働していない場合や、電磁波の暴露を受ける人物が送電装置の周辺に存在しない場合には、それらの存在を前提に設定された出力値では不必要に送電装置の出力を抑制させてしまうことになる。その結果、送電装置よりワイヤレス受電装置を通して充電される充電対象機器の充電時間の短縮、あるいは単位時間あたりに充電可能な充電対象機器数の増加を期待できないという現象が生じていた。 However, if other devices that are affected by the radiated electromagnetic field are not operating near the power transmission device, or if there is no person who is exposed to electromagnetic waves near the power transmission device, they are set on the assumption that they exist. The output value thus made unnecessarily suppresses the output of the power transmission device. As a result, there has been a phenomenon in which it is not possible to expect a reduction in the charging time of the charging target device charged through the wireless power receiving device from the power transmission device or an increase in the number of charging target devices that can be charged per unit time.
特許文献１に記載の技術によれば、ワイヤレス給電装置による干渉の回避対象が特定の無線通信システムに限定されてしまうという問題点があった。
また、ワイヤレス給電装置の干渉回避のために、スイッチング周波数切り替えの機構を新たに設ける必要があった。
According to the technique described in Patent Literature 1, there is a problem in that the interference avoidance target by the wireless power supply apparatus is limited to a specific wireless communication system.
Further, a switching frequency switching mechanism has to be newly provided to avoid interference of the wireless power feeding apparatus.
本発明は上記実情に鑑みて提案されたもので、ワイヤレス給電システムにおいて、自らのシステム周辺の環境に応じて、ワイヤレス給電による出力増減を制御可能とする送電装置及び送電出力制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and provides a power transmission apparatus and a power transmission output control method capable of controlling output increase / decrease by wireless power feeding in a wireless power feeding system according to the environment around the system itself. With the goal.
上記目的を達成するため本発明は、ワイヤレス給電システムにおいて、自システム周辺の環境（人体検知や他機器の稼働状況）を推定し、推定結果に応じてワイヤレス給電の出力の増減を制御するものである。 In order to achieve the above object, the present invention estimates the environment around the system (human body detection and the operating status of other devices) in a wireless power supply system, and controls the increase or decrease in the output of wireless power supply according to the estimation result. is there.
請求項１の送電装置は、無線を媒体として電力を伝送するワイヤレス給電システムにおける送電装置において、前記ワイヤレス給電システムの周辺状況に応じて送電出力を増大させるための出力制御部を備えたことを特徴としている。 The power transmission device according to claim 1 is a power transmission device in a wireless power feeding system that transmits power using radio as a medium, and further includes an output control unit for increasing a power transmission output according to a surrounding state of the wireless power feeding system. It is said.
請求項２の送電装置は、請求項１の送電装置において、前記ワイヤレス給電システムの固有のデータ、準拠する規格値に関するデータ、システム設置環境に関するデータを格納するデータベースを備え、前記出力制御部は、前記各データを参照して送電出力を算出することを特徴としている。 The power transmission device according to claim 2 is the power transmission device according to claim 1, further comprising a database that stores data specific to the wireless power feeding system, data related to a compliant standard value, and data related to a system installation environment, and the output control unit includes: The power transmission output is calculated with reference to each of the data.
請求項３の送電装置は、請求項１又は請求項２に記載の送電装置において、装置周辺の人を検知する人体検知部を備え、前記出力制御部は、前記人体検知部で検知する検知情報を基に送電出力を制御することを特徴としている。 The power transmission device according to claim 3 is the power transmission device according to claim 1 or 2, further comprising a human body detection unit that detects a person around the device, wherein the output control unit is detected information detected by the human body detection unit. It is characterized by controlling the power transmission output based on this.
請求項４の送電装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の送電装置において、装置周辺の稼働機器を検知する稼働機器検知部を備え、前記出力制御部は、前記稼働機器検知部で検知する稼働状況の情報を基に送電出力を制御することを特徴としている。 A power transmission device according to a fourth aspect is the power transmission device according to any one of the first to third aspects, further comprising an operating device detection unit that detects an operating device around the device, and the output control unit detects the operating device. The power transmission output is controlled based on the information on the operation status detected by the unit.
請求項５の送電出力制御方法は、ワイヤレス給電システム固有のデータと、システム設置環境に関するデータと、準拠すべき規格値に関するデータが格納されたデータベースを備えた送電装置の出力制御であって、前記各データを基に前記送電装置の定格出力時の人体検知対象範囲内の最長離隔における電界強度を推定する電界強度推定手順と、前記各データを基に前記人体検知対象範囲内で電界強度許容値を満たす最大出力を算出する最大出力算出手順と、前記人体検知対象範囲内で人体検知を行う人体検知手順と、前記人体検知の有無に応じて送電装置の出力を設定する出力設定手順と、を含むことを特徴としている。 The power transmission output control method according to claim 5 is output control of a power transmission device including a database in which data specific to a wireless power feeding system, data regarding a system installation environment, and data regarding a standard value to be compliant are stored, Electric field strength estimation procedure for estimating the electric field strength at the longest separation within the human body detection target range at the rated output of the power transmission device based on each data, and the electric field strength allowable value within the human body detection target range based on each data A maximum output calculation procedure for calculating a maximum output satisfying the condition, a human body detection procedure for performing human body detection within the human body detection target range, and an output setting procedure for setting the output of the power transmission device according to the presence or absence of the human body detection. It is characterized by including.
請求項６の送電出力制御方法は、ワイヤレス給電システム固有のデータと、システム設置環境に関するデータと、準拠すべき規格値に関するデータが格納されたデータベースを備えた送電装置の出力制御であって、前記データを基に前記送電装置の設置環境において他機器が不稼働時の送電装置の最大出力を算出する最大出力算出手順と、前記データを基に前記送電装置の定格出力時の他機器設置位置における電界強度を推定する電界強度推定手順と、前記データを基に前記他機器の妨害波許容値を満たす最大出力を機器種別ごとに算出する最大出力算出手順と、前記他機器の稼働の検知を行う稼働検知手順と、前記稼働検知の有無に応じて送電装置の出力を設定する出力設定手順と、を含むことを特徴としている。 The power transmission output control method according to claim 6 is output control of a power transmission device including a database storing data specific to a wireless power feeding system, data related to a system installation environment, and data related to a standard value to be compliant, The maximum output calculation procedure for calculating the maximum output of the power transmission device when other devices are not operating in the installation environment of the power transmission device based on the data, and the other device installation position at the rated output of the power transmission device based on the data A field strength estimation procedure for estimating the field strength, a maximum output calculation procedure for calculating a maximum output satisfying the allowable interference value of the other device based on the data for each device type, and detection of the operation of the other device. It includes an operation detection procedure and an output setting procedure for setting the output of the power transmission device according to the presence or absence of the operation detection.
請求項１の送電装置によれば、ワイヤレス給電システムの周辺状況に応じてワイヤレス給電の出力を増大させることが可能となるため、充電対象機器に対する充電時間の短縮、又は、単位時間当たりに充電可能な充電対象機器数を増加させることができる。 According to the power transmission device of claim 1, since it becomes possible to increase the output of wireless power feeding according to the surrounding situation of the wireless power feeding system, the charging time for the charging target device can be shortened or charged per unit time It is possible to increase the number of devices to be charged.
請求項２の送電装置によれば、データベースを備えることで、出力制御部によりデータベースに格納したデータを参照して送電出力を算出するので、ワイヤレス給電システムや同システムの設置環境に応じて効率良く適正な出力値で送電させることができる。 According to the power transmission device of claim 2, since the power transmission output is calculated by providing the database with reference to the data stored in the database by the output control unit, it is efficient according to the installation environment of the wireless power feeding system and the system Power can be transmitted with an appropriate output value.
請求項３の送電装置によれば、人体検知部を備えることで、出力制御部により装置周辺の人の存在を検知して送電出力を算出するので、人の存在の有無に対して効率良く適正な出力値で送電させることができる。 According to the power transmission device of claim 3, since the human body detection unit is provided, the output control unit detects the presence of a person around the device and calculates the power transmission output. It is possible to transmit power with a simple output value.
請求項４の送電装置によれば、稼働機器検知部を備えることで、出力制御部により稼働機器の有無に対して効率良く適正な出力値で送電させることができる。 According to the power transmission device of the fourth aspect, by including the operating device detection unit, the output control unit can efficiently transmit power with an appropriate output value with respect to the presence or absence of the operating device.
請求項５の送電出力制御方法によれば、データベースに格納された各データを基に送電装置の定格出力時の人体検知対象範囲内の最長離隔における電界強度を推定し、前記各データを基に人体検知対象範囲内で電界強度許容値を満たす最大出力を算出し、人体検知の有無に応じて送電装置の出力を設定するので、当該送電装置周囲における人の存在の有無に対して、状況に応じて効率良く適正な出力値で送電させることができる。 According to the power transmission output control method of claim 5, the electric field strength at the longest separation within the human body detection target range at the rated output of the power transmission device is estimated based on each data stored in the database, and based on each data The maximum output that satisfies the electric field strength tolerance within the human body detection target range is calculated, and the output of the power transmission device is set according to the presence or absence of human body detection. Accordingly, power can be transmitted efficiently and with an appropriate output value.
請求項６の送電出力制御方法によれば、データベースに格納された各データを基に送電装置の定格出力時の他機器設置位置における電界強度を推定し、前記各データを基に他機器の妨害波許容値を満たす最大出力を機器種別ごとに算出し、稼働検知の有無に応じて送電装置の出力を設定するので、当該送電装置周囲における他機器の稼働に対して、状況に応じて効率良く適正な出力値で送電させることができる。 According to the power transmission output control method of claim 6, the electric field strength at the other device installation position at the rated output of the power transmission device is estimated based on each data stored in the database, and interference of other devices is based on each data. The maximum output that satisfies the wave tolerance is calculated for each device type, and the output of the power transmission device is set according to the presence or absence of operation detection. Power can be transmitted with an appropriate output value.
本発明の送電装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
ワイヤレス給電システムは、図１に示すように、外部電源１に接続された送電装置１０と、充電対象となる機器２に接続された受電装置２０により構成されている。ワイヤレス給電システムは、送電装置１０から出力されワイヤレスに伝送される電力を受電装置２０が受電し、機器２を充電するように動作する。
An example of an embodiment of a power transmission device of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the wireless power feeding system includes a power transmission device 10 connected to an external power source 1 and a power reception device 20 connected to a device 2 to be charged. The wireless power feeding system operates such that the power receiving device 20 receives the power output from the power transmitting device 10 and transmitted wirelessly, and charges the device 2.
第１の実施形態として、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０が人体検知に連動して出力制御を行う例について、図２〜図４を参照して説明する。
送電装置１０は、商用電源が供給される電源入力部１１と、電力を出力する送電部１２と、ワイヤレス出力を行う送電コイル１３と、出力電力を制御する出力制御部１４と、装置周辺における人の存在を検知する人体検知部１５と、装置環境に関連する各種データを格納するデータベース１６と、外部からデータを入力するための外部入力Ｉ／Ｆ部１７と、を備えて構成されている。
As the first embodiment, an example in which the power transmission device 10 in the wireless power feeding system performs output control in conjunction with human body detection will be described with reference to FIGS.
The power transmission device 10 includes a power input unit 11 to which commercial power is supplied, a power transmission unit 12 that outputs power, a power transmission coil 13 that performs wireless output, an output control unit 14 that controls output power, and a person around the device. A human body detection unit 15 for detecting the presence of the data, a database 16 for storing various data related to the device environment, and an external input I / F unit 17 for inputting data from the outside.
電源入力部１１は、外部電源（ＡＣ１００Ｖ等）から送電装置１０の駆動に必要な電源（ＤＣ１２Ｖ等）に変換し送電部１２へ給電する。 The power input unit 11 converts an external power source (AC 100 V or the like) into a power source (DC 12 V or the like) necessary for driving the power transmission device 10 and supplies power to the power transmission unit 12.
送電部１２は、送電コイル１３が電力伝送するために必要な条件となるよう交流電流を生成し送電コイル１３に供給する。送電コイル１３は，供給された電流から磁界を生成することにより受電コイルを通して受電装置２０側へ電力をワイヤレスで伝送する。 The power transmission unit 12 generates an alternating current so as to satisfy the conditions necessary for the power transmission coil 13 to transmit power and supplies the alternating current to the power transmission coil 13. The power transmission coil 13 generates a magnetic field from the supplied current, and wirelessly transmits power to the power reception device 20 through the power reception coil.
出力制御部１４は、後述する所望の手順によりワイヤレス給電システムが設置された環境情報（人体検知情報）を基に送電装置１０の出力の増減を算出する。 The output control unit 14 calculates an increase / decrease in the output of the power transmission device 10 based on environment information (human body detection information) in which the wireless power feeding system is installed according to a desired procedure described later.
人体検知部１５は、送電装置１０周辺の人の存在を検知し、検知結果を出力制御部１４へ通知する。人体検知部１５は，例えば赤外線や超音波を用いた人感センサを送電装置１０内に内蔵してもよく、あるいは送電装置１０の周辺に設置された人感センサやセキュリティシステムが検知した人検出信号を受信してもよい。 The human body detection unit 15 detects the presence of a person around the power transmission device 10 and notifies the output control unit 14 of the detection result. The human body detection unit 15 may include, for example, a human sensor using infrared rays or ultrasonic waves in the power transmission device 10, or a human detection detected by a human sensor or a security system installed around the power transmission device 10. A signal may be received.
データベース１６は、出力制御部１４が適正な出力を算出するに際して参照される各種データが予め格納されている。
各種データには、例えば図３に示すようなワイヤレス給電システム固有のデータ、システム設置環境に依存するデータ、準拠する規格値等、が含まれる。
The database 16 stores in advance various data to be referred to when the output control unit 14 calculates an appropriate output.
The various data includes, for example, data unique to the wireless power feeding system as shown in FIG. 3, data depending on the system installation environment, compliant standard values, and the like.
外部入力Ｉ／Ｆ部１７は、データベース１６に格納するデータを入力するためのものである。外部入力Ｉ／Ｆ部１７は、ワイヤレス給電システムの製造者あるいは運用管理者が使用することを想定する。その実装形態は、例えばコマンドラインインタフェースであってよく、又はGUI(Graphical User Interface)、あるいはWeb GUIであってもよい。 The external input I / F unit 17 is for inputting data to be stored in the database 16. The external input I / F unit 17 is assumed to be used by a manufacturer or operation manager of the wireless power supply system. The implementation may be, for example, a command line interface, a GUI (Graphical User Interface), or a Web GUI.
前記した送電装置１０のデータベース１６には、予め、ワイヤレス給電システム固有のデータ、システム設置環境に依存するデータ、準拠する規格値のデータがそれぞれ格納されている。
ワイヤレス給電システム固有のデータには、電力伝送用周波数、電力伝送用周波数での送電装置から基準距離における放射電界強度、スプリアス発射（電力伝送用周波数以外の周波数帯で発射される不要な電波）の電界強度、送電装置の定格出力値、送電装置の最大出力値が含まれる（図３（ａ）参照）。
これらのデータは、送電装置の製造時に、装置製造業者が外部入力Ｉ／Ｆ部１７経由で送電装置内のデータベース１６へ入力する。また、データベース１６には、出力増減の算出時の比較基準となる規格値を格納しておく。
The database 16 of the power transmission device 10 previously stores data specific to the wireless power feeding system, data depending on the system installation environment, and compliant standard value data.
The data specific to the wireless power transfer system includes the power transmission frequency, the radiated electric field strength at the reference distance from the power transmission device at the power transmission frequency, and spurious emission (unnecessary radio waves emitted in frequency bands other than the power transmission frequency). The electric field strength, the rated output value of the power transmission device, and the maximum output value of the power transmission device are included (see FIG. 3A).
These data are input to the database 16 in the power transmission device by the device manufacturer via the external input I / F unit 17 when the power transmission device is manufactured. The database 16 stores a standard value that serves as a comparison reference when calculating the output increase / decrease.
システム設置環境に依存するデータには、人体検知対象範囲におけるワイヤレス給電システムからの最長離隔（人感センサの検知範囲、又はセキュリティシステムの監視対象となる室内におけるシステムから隔壁までの距離など）、隔壁で区切られた閉空間の場合の構造（システムから隔壁までの最長／最少離隔、壁面素材等）、人体が近接しうる当該ワイヤレス給電システムからの距離、隣接する他機器の当該ワイヤレス給電システムからの距離、
放射電磁界の伝搬損失指数、等が含まれる（図３（ｂ）参照）。
これらのデータは、システム運用管理者又は装置製造業者が外部入力Ｉ／Ｆ部１７を介して入力する。
The data depending on the system installation environment includes the longest separation from the wireless power supply system in the human body detection target range (such as the detection range of the human sensor or the distance from the system to the bulkhead in the room monitored by the security system), Structure in the case of a closed space separated by (maximum / minimum separation from the system to the bulkhead, wall material, etc.), the distance from the wireless power supply system that the human body can approach, from the wireless power supply system of other adjacent devices distance,
The propagation loss index of the radiated electromagnetic field is included (see FIG. 3B).
These data are input via the external input I / F unit 17 by the system operation manager or the device manufacturer.
準拠する規格値には、電力伝送用周波数における人体暴露の許容値、当該設備に関わるエミッション規格値（電力伝送用周波数、及びスプリアス）が含まれる（図３（ｃ）参照）。
これらのデータは、装置製造業者又はシステム運用管理者が外部入力Ｉ／Ｆ部１７を介して入力する。
The compliant standard value includes an allowable value of human exposure at the power transmission frequency and an emission standard value (frequency for power transmission and spurious) related to the equipment (see FIG. 3C).
These data are input via the external input I / F unit 17 by the device manufacturer or the system operation manager.
上述した例において、送電装置１０が対象とするワイヤレス給電システムの代表的な方式として電磁誘導方式を想定するが、磁界共鳴方式であってもよい。
また、送電コイル／受電コイルを送電アンテナ／受電アンテナに置換することにより電波放射方式のワイヤレス給電システムとしてもよい。
In the example described above, an electromagnetic induction method is assumed as a typical method of the wireless power feeding system targeted by the power transmission device 10, but a magnetic field resonance method may be used.
Alternatively, a radio power transmission wireless power feeding system may be provided by replacing the power transmission coil / power reception coil with a power transmission antenna / power reception antenna.
以下、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０の動作手順について、図４を参照して説明する。 Hereinafter, an operation procedure of the power transmission device 10 in the wireless power feeding system will be described with reference to FIG.
ワイヤレス給電システムの設置後に送電装置１０を起動する（ステップ１０１）。 After installation of the wireless power feeding system, the power transmission device 10 is activated (step 101).
出力制御部１４は、初めにワイヤレス給電システムの固有データとして送電装置１０が定格出力で稼働する場合の基準離隔距離における基本波及びスプリアスの放射電界強度をデータベース１６より取得する（ステップ１０２）。 First, the output control unit 14 acquires, from the database 16, the fundamental wave and spurious radiated electric field strengths at the reference separation distance when the power transmission device 10 operates at the rated output as specific data of the wireless power feeding system (step 102).
出力制御部１４は、ワイヤレス給電システム運用管理者より外部入力Ｉ／Ｆ部１７を通してデータベース１６に登録された、システム設置環境に関するデータをデータベース１６より取得する（ステップ１０３）。 The output control unit 14 acquires from the database 16 data related to the system installation environment registered in the database 16 through the external input I / F unit 17 by the wireless power supply system operation manager (step 103).
出力制御部１４は、ステップ１０２及びステップ１０３で取得したデータを用いて、送電装置１０が定格出力時の人体検知対象範囲内最長離隔における電界強度を推定する（ステップ１０４）。
これは、例えば、基準距離における電界強度、送電装置１０から人体検知対象範囲内最長離隔までの距離、及び、放射電磁界の伝搬損失指数を参照することで人体検知対象範囲内最長離隔での電界強度として算出してもよい。
The output control unit 14 uses the data acquired in Step 102 and Step 103 to estimate the electric field strength at the longest separation within the human body detection target range when the power transmission device 10 is at the rated output (Step 104).
This is because, for example, the electric field intensity at the reference distance, the distance from the power transmission device 10 to the longest separation in the human body detection target range, and the propagation loss index of the radiated electromagnetic field, the electric field at the longest separation in the human body detection target range. The intensity may be calculated.
ステップ１０４での推定結果とデータベース１６に登録された準拠すべき規格値を比較することにより、取り得る定格出力からの出力増分を算出する。この増分を用いて、人体検知対象範囲内で電界強度許容値を満たす送電装置の最大出力（定格出力と増分の和）を算出する（ステップ１０５）。 By comparing the estimation result in step 104 with the standard value to be conformed registered in the database 16, an output increment from a possible rated output is calculated. Using this increment, the maximum output (the sum of the rated output and the increment) of the power transmission device that satisfies the allowable electric field strength within the human body detection target range is calculated (step 105).
出力制御部１４は、人体検知部１５より人体検知の信号を受信しない間においては（ステップ１０６）、ステップ１０５にて算出された最大出力を基に送電装置１０の出力を設定する。
すなわち、ステップ１０５にて算出された最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値以内であれば（ステップ１０８）、ステップ１０５の算出値を送電装置１０の出力値として設定する（ステップ１０９）。
ステップ１０５にて算出された最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値を超過する場合には、送電装置１０の最大出力値を出力値として設定する（ステップ１１０）。
The output control unit 14 sets the output of the power transmission apparatus 10 based on the maximum output calculated in step 105 while the human body detection signal is not received from the human body detection unit 15 (step 106).
That is, if the maximum output calculated in step 105 is within the maximum output value that can be handled by power transmission device 10 (step 108), the calculated value in step 105 is set as the output value of power transmission device 10 (step 109). ).
When the maximum output calculated in step 105 exceeds the maximum output value that can be handled by the power transmission device 10, the maximum output value of the power transmission device 10 is set as the output value (step 110).
出力制御部１４は、人体検知部１５より人体検知の信号を受信した場合（ステップ１０６）、人が当該ワイヤレス給電システムに近接しうる距離にて電界強度許容値を満たす出力に設定する（ステップ１０７）。 When the human body detection signal is received from the human body detection unit 15 (step 106), the output control unit 14 sets the output to satisfy the allowable electric field strength at a distance at which a person can approach the wireless power feeding system (step 107). ).
ステップ１０６による人体検知の有無は繰り返して行われ、ステップ１０９で算出後出力に設定されている状態で人体を検知すると、ステップ１０７で電界強度許容値を満たす出力に設定することで出力が減じられる。
逆に、ステップ１０７で設定された出力（電界強度許容値を満たす出力）で動作中において、ステップ１０６による人体検知信号が無い場合、ステップ１０９で算出後出力に設定することで出力が増加される。
なお、上記ステップ１０４、ステップ１０５、ステップ１０７における電界強度の推定、送電装置１０の出力値の算出にあたっては、任意のマージンを考慮し加算させてもよい。
The presence / absence of human body detection in step 106 is repeatedly performed. When a human body is detected in the state set to output after calculation in step 109, the output is reduced by setting the output to satisfy the allowable electric field strength in step 107. .
On the contrary, when there is no human body detection signal in step 106 during operation with the output set in step 107 (output satisfying the allowable electric field strength), the output is increased by setting the output after calculation in step 109. .
In addition, in estimating the electric field strength and calculating the output value of the power transmission device 10 in steps 104, 105, and 107, an arbitrary margin may be taken into consideration.
続いて、第２の実施形態として、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０が他機器の稼働検知に連動して出力制御を行う例について、図５〜図７を参照して説明する。
第２の実施形態の送電装置１０の構成は、図５に示すように、図２の送電装置１０と同様の電源入力部１１と、送電部１２と、送電コイル１３と、出力制御部１４と、データベース１６、外部入力Ｉ／Ｆ部１７とを有するとともに、装置周辺における機器の稼働状況を検知する稼働機器検知部１８を備えて構成されている。
図５の送電装置１０において、図２と同一構成を採る部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
Next, as a second embodiment, an example in which the power transmission device 10 in the wireless power feeding system performs output control in conjunction with the operation detection of other devices will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the configuration of the power transmission device 10 of the second embodiment includes a power input unit 11, a power transmission unit 12, a power transmission coil 13, and an output control unit 14 similar to those of the power transmission device 10 of FIG. 2. , A database 16 and an external input I / F unit 17, and an operating device detection unit 18 that detects the operating status of devices in the vicinity of the apparatus.
In the power transmission device 10 of FIG. 5, portions having the same configuration as in FIG. 2 are assigned the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
出力制御部１４は、後述する所望の手順によりワイヤレス給電システムが設置された環境情報（周辺機器の稼働状況）を基に送電装置１０の出力の増減を算出する。 The output control unit 14 calculates an increase / decrease in the output of the power transmission device 10 based on environmental information (operating status of peripheral devices) in which the wireless power feeding system is installed according to a desired procedure described later.
稼働機器検知部１８は、送電装置１０の周辺における他の機器の稼働状況を検知し、検知結果を出力制御部１４へ通知する。
稼働機器検知部１８は、外部の別システムと連携してもよい。
例えば、分電盤のうちワイヤレス給電システムが設置される部屋や区画に通電される分岐回路上の電流、電圧又は電力を計測し、その時系列の波形データ又は周波数領域に変換後の周波数スペクトルデータを、予め登録した各機器が稼働する際の各機器固有の電流、電圧又は電力の波形データ若しくは周波数スペクトルデータと比較することにより、稼働中の機器を推定するシステムと連携してもよい。
あるいは、ワイヤレス給電システムからの生成電磁界の影響が大きい主要な機器の電源スイッチのオン・オフの情報を有線通信あるいは無線通信により稼働機器検知部１８へ通知する構成であってもよい。
The operating device detection unit 18 detects the operating status of other devices around the power transmission device 10 and notifies the output control unit 14 of the detection result.
The operating device detection unit 18 may cooperate with another external system.
For example, the current, voltage, or power on the branch circuit that is energized in the room or section where the wireless power feeding system is installed in the distribution board is measured, and the time-series waveform data or frequency spectrum data after conversion into the frequency domain is obtained. In addition, it may be linked with a system that estimates an active device by comparing with waveform data or frequency spectrum data of current, voltage, or power unique to each device when each previously registered device is operating.
Alternatively, it may be configured to notify the operating device detection unit 18 of on / off information of a power switch of a main device having a large influence of a generated electromagnetic field from the wireless power feeding system by wired communication or wireless communication.
データベース１６は、図２の送電装置で説明した図３に記載のデータに加えて、他機器に関するデータを格納する（図６参照）。具体的には、ワイヤレス給電システム周辺に設置される他機器の種別、および機器種別ごとに定義される妨害波の許容値をデータとして追加する。
これらのデータは、システム運用管理者が外部入力Ｉ／Ｆ部１７を介して入力する。または、送電装置１０の装置製造時、装置製造業者が想定しうる複数の機器種別について予め許容値を入力しておき、システム運用管理者が当該ワイヤレス給電システム周辺に実際に設置された機器を選択することで設定されるものでもよい。
The database 16 stores data related to other devices in addition to the data described in FIG. 3 described in the power transmission device in FIG. 2 (see FIG. 6). Specifically, the types of other devices installed in the vicinity of the wireless power feeding system and the permissible values of interference waves defined for each device type are added as data.
These data are input by the system operation manager via the external input I / F unit 17. Alternatively, at the time of manufacturing the power transmission device 10, allowable values are input in advance for a plurality of device types that can be assumed by the device manufacturer, and the system operation manager selects devices that are actually installed around the wireless power supply system. It may be set by doing.
以下、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０の動作手順について、図７を参照して説明する。 Hereinafter, an operation procedure of the power transmission device 10 in the wireless power feeding system will be described with reference to FIG.
ワイヤレス給電システムの設置後に送電装置１０を起動し（ステップ２０１）、出力制御部１４がデータベース１６より必要なデータを参照する（ステップ２０２、ステップ２０３）までの手順は、図４と同様である。 The procedure from starting the power transmission device 10 after installation of the wireless power supply system (step 201) until the output control unit 14 refers to necessary data from the database 16 (step 202, step 203) is the same as that in FIG.
出力制御部１４は、ワイヤレス給電システムが設置される環境において、他機器全てが不稼働の場合の送電装置１０の最大出力を算出する（ステップ２０４）。
算出の制約条件として同設置環境に接近しうる人体への人体暴露許容値を基にする。具体的には、ワイヤレス給電システムおよび他機器が設置され、人のいないスペース（閉空間）であって、ワイヤレス給電システムのみが稼働（他機器は不稼働）中に、人が同スペース内に入ってくる場合、あるいは同スペースの外側に人が接近（例えば、同スペースの外壁に沿った通路を人が通過する等）する場合に、当該箇所において推定される電界強度が人体暴露許容値となる送電装置１０の出力を最大値と定義する。
出力制御部１４は、ステップ２０２、ステップ２０３で取得したデータを用いて、送電装置１０が定格出力時の各々の他機器設置位置における電界強度を推定する（ステップ２０５）。これは、例えば、基準距離における電界強度、送電装置１０から他機器設置位置までの距離、および放射電磁界の伝搬損失指数を参照することで当該位置での電界強度として算出してもよい。
The output control unit 14 calculates the maximum output of the power transmission device 10 when all other devices are not operating in the environment where the wireless power feeding system is installed (step 204).
Based on the permissible value of human exposure to the human body that can approach the installation environment as a calculation constraint. Specifically, when a wireless power supply system and other devices are installed and there is no human space (closed space) and only the wireless power supply system is operating (other devices are not operating), people enter the space. When a person approaches the outside of the space (for example, when a person passes through a passage along the outer wall of the space), the electric field intensity estimated at the location becomes the human body exposure tolerance. The output of the power transmission device 10 is defined as the maximum value.
The output control unit 14 uses the data acquired in Step 202 and Step 203 to estimate the electric field strength at each other device installation position when the power transmission device 10 is rated output (Step 205). This may be calculated as, for example, the electric field strength at the reference distance, the distance from the power transmission device 10 to the other device installation position, and the propagation loss index of the radiated electromagnetic field, by referring to the electric field strength at that position.
ステップ２０５での推定結果とデータベース１６に登録された準拠すべき妨害波許容値を比較することにより、取り得る定格出力からの出力増分を各機器について算出する。この増分を用いて、妨害許容値を満たす送電装置１０の最大出力（定格出力と増分の和）を機器種別、各設置位置の機器について算出する（ステップ２０６）。 By comparing the estimation result in step 205 and the allowable disturbance wave value to be conformed registered in the database 16, the output increment from the rated output that can be taken is calculated for each device. Using this increment, the maximum output (the sum of the rated output and the increment) of the power transmission device 10 that satisfies the allowable disturbance value is calculated for the device type and the device at each installation position (step 206).
出力制御部１４は、稼働機器検知部１８より他機器の稼働を示す信号を受信しない間においては、ステップ２０４にて算出された最大出力を基に送電装置１０の出力を設定する。
すなわち、ステップ２０４にて算出された最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値以内であれば（ステップ２０９）、ステップ２０４の算出値を送電装置１０の出力値として設定する(ステップ２１０)。
ステップ２０４にて算出された最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値を超過する場合には（ステップ２０８）、送電装置１０の最大出力値を出力値として設定する（ステップ２１１）。
The output control unit 14 sets the output of the power transmission device 10 based on the maximum output calculated in step 204 while the signal indicating the operation of the other device is not received from the operating device detection unit 18.
That is, if the maximum output calculated in step 204 is within the maximum output value that can be handled by power transmission device 10 (step 209), the calculated value in step 204 is set as the output value of power transmission device 10 (step 210). ).
When the maximum output calculated in step 204 exceeds the maximum output value that can be handled by the power transmission device 10 (step 208), the maximum output value of the power transmission device 10 is set as the output value (step 211).
出力制御部１４は、稼働機器検知部１８より他機器の稼働を示す信号を受信した場合（ステップ２０７）、検知された複数の稼働機器種別に対する許容最大出力のうち、最も小さい値を出力に設定する（ステップ２０８）。 When the output control unit 14 receives a signal indicating the operation of another device from the operating device detection unit 18 (step 207), the output control unit 14 sets the smallest value among the maximum allowable outputs for a plurality of detected operating device types as an output. (Step 208).
ステップ２０７による稼働機器の検知は繰り返して行われ、ステップ２１０で算出後出力に設定されている状態で稼働機器を検知すると、ステップ２０８で許容最大出力のうちの最小値出力に設定することで出力が減じられる。
逆に、ステップ２０８で設定された出力（許容最大出力のうちの最小値出力）で動作中において、ステップ２０７による稼働機器が検知された場合、ステップ２１０で算出後出力に設定することで出力が増加される。
なお、上記ステップ２０４、ステップ２０５、ステップ２０６、ステップ２０８における電界強度の推定、送電装置１０の出力値の算出にあたっては、任意のマージンを考慮し加算させてもよい。
The detection of the operating device in step 207 is repeatedly performed. When the operating device is detected in the state where the output after calculation is set in step 210, the output is set in step 208 by setting the minimum value output among the allowable maximum outputs. Is reduced.
On the other hand, if an operating device is detected in step 207 during operation with the output set in step 208 (minimum allowable output), the output is set in step 210 as the output after calculation. Will be increased.
In addition, when estimating the electric field strength and calculating the output value of the power transmission device 10 in the above-described step 204, step 205, step 206, and step 208, an arbitrary margin may be taken into consideration.
続いて、第３の実施形態として、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０が人体検知及び他機器の稼働検知の双方に連動して出力制御を行う例について、図８及び図９を参照して説明する。 Subsequently, as a third embodiment, an example in which the power transmission device 10 in the wireless power feeding system performs output control in conjunction with both human body detection and operation detection of other devices will be described with reference to FIGS. 8 and 9. .
第３の実施形態の送電装置１０の構成は、図８に示すように、電源入力部１１と、送電部１２と、送電コイル１３と、出力制御部１４と、人体検知部１５と、データベース１６、外部入力Ｉ／Ｆ部１７、稼働機器検知部１８を備えて構成されている。
図８の送電装置１０において、図２又は図５と同一構成を採る部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 8, the configuration of the power transmission device 10 according to the third embodiment includes a power input unit 11, a power transmission unit 12, a power transmission coil 13, an output control unit 14, a human body detection unit 15, and a database 16. The external input I / F unit 17 and the operating device detection unit 18 are provided.
In the power transmission device 10 of FIG. 8, portions having the same configuration as that of FIG. 2 or 5 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
この送電装置１０によれば、人体検知及び他機器の稼働検知の双方に連動することで、人体への許容電界強度、及び他機器にとっての妨害波共用値の双方を考慮し、（１）人体検知、（２）他機器検知、（３）人体と他機器ともに検知、（４）人体と他機器ともに未検知、の各状況に応じて送電装置１０の出力が設定される。 According to the power transmission device 10, in conjunction with both the human body detection and the operation detection of other equipment, the allowable electric field strength to the human body and the interference wave shared value for the other equipment are considered, and (1) the human body The output of the power transmission device 10 is set in accordance with each status of detection, (2) detection of other devices, (3) detection of both human bodies and other devices, and (4) detection of both human bodies and other devices.
以下、ワイヤレス給電システムにおける送電装置１０の動作手順について、図９を参照して説明する。 Hereinafter, an operation procedure of the power transmission device 10 in the wireless power feeding system will be described with reference to FIG. 9.
ワイヤレス給電システムの設置後に送電装置１０を起動し（ステップ３０１）、出力制御部１４がデータベース１６より必要なデータを参照し（ステップ３０２、ステップ３０３）、更に定格出力時の人体検知対象範囲内最長離隔における電界強度を推定し（ステップ３０４）、人体検知対象範囲内で電界強度許容値を満たす送電装置１０の最大出力を算出する（ステップ３０５）までの手順は、図４と同様である。 After installation of the wireless power feeding system, the power transmission device 10 is activated (step 301), the output control unit 14 refers to necessary data from the database 16 (step 302, step 303), and is the longest in the human body detection target range at the rated output. The procedure from the estimation of the electric field strength at the separation (step 304) to the calculation of the maximum output of the power transmission device 10 satisfying the allowable electric field strength within the human body detection target range (step 305) is the same as that in FIG.
続いて、図７と同様に、ステップ３０２、ステップ３０３で取得したデータを用いて、送電装置１０が、他機器全てが不稼働の場合の送電装置の最大出力を算出し（ステップ３０６）、定格出力時の各々の他機器設置位置における電界強度を推定し（ステップ３０７）、更に、妨害許容値を満たす送電装置の最大出力（定格出力と増分の和）を機器種別、各設置位置の機器について算出する（ステップ３０８）。 Subsequently, similarly to FIG. 7, using the data acquired in step 302 and step 303, the power transmission device 10 calculates the maximum output of the power transmission device when all other devices are not operating (step 306). Estimate the electric field strength at each other device installation position at the time of output (step 307), and further determine the maximum output (sum of rated output and increment) of the power transmission device that satisfies the permissible interference value for the device type and device at each installation position Calculate (step 308).
次に、人体検知部１５より人体検知の信号の受信の有無を判断する（３０９）。
ステップ３０９で人体検知の信号を受信した場合は、人が当該ワイヤレス給電システムに近接しうる距離にて電界強度許容値を満たす出力に設定する（ステップ３１０）。
Next, it is determined whether or not a human body detection signal is received from the human body detection unit 15 (309).
If a human body detection signal is received in step 309, the output is set to satisfy the allowable electric field strength at a distance at which a person can approach the wireless power supply system (step 310).
人体検知の信号の受信の無い場合、装置周辺において他機器の稼働の有無を検知する（ステップ３１１）。
そして、ステップ３１１で他機器の稼働を示す信号を受信した場合、検知された複数の稼働機器種別に対する許容最大出力のうち、最も小さい値を出力に設定する（ステップ３１２）。
If no human body detection signal is received, the presence / absence of operation of other equipment is detected around the apparatus (step 311).
If a signal indicating the operation of another device is received in step 311, the smallest value among the detected maximum allowable outputs for the plurality of operating device types is set as the output (step 312).
ステップ３１１で他機器の稼働を示す信号を受信しない場合、ステップ３０５又はステップ３０６にて算出された最大出力を基に送電装置１０の出力を設定する。
すなわち、ステップ３０５で算出された最大出力と、ステップ３０６で算出された最大出力を比較し、小さい方の最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値以内であれば（ステップ３１３）、当該算出された小さい方の最大出力の値を送電装置１０の出力値として設定する（ステップ３１４）。
ステップ３０５で算出された最大出力と、ステップ３０６で算出された最大出力を比較し、小さい方の最大出力が、送電装置１０が対応可能な最大出力値を超過する場合には、送電装置１０の最大出力値を出力値として設定する（ステップ３１５）。
When the signal indicating the operation of the other device is not received in Step 311, the output of the power transmission device 10 is set based on the maximum output calculated in Step 305 or Step 306.
That is, the maximum output calculated in step 305 is compared with the maximum output calculated in step 306, and if the smaller maximum output is within the maximum output value that can be handled by the power transmission device 10 (step 313), The calculated smaller maximum output value is set as the output value of the power transmission device 10 (step 314).
The maximum output calculated in step 305 is compared with the maximum output calculated in step 306. If the smaller maximum output exceeds the maximum output value that can be handled by the power transmission device 10, the power transmission device 10 The maximum output value is set as the output value (step 315).
上述した各送電装置によれば、装置周辺の人の存在を検知したり、装置周辺で稼働している機器を検知することで、ワイヤレス給電システムの周辺状況に応じてワイヤレス給電の出力を増減させることが可能となるため、充電対象機器に対する充電時間の短縮、又は、単位時間当たりに充電可能な充電対象機器数を増加させることができ、効率良い給電を行うことができる。 According to each of the power transmission devices described above, by detecting the presence of a person around the device or detecting a device operating in the vicinity of the device, the output of the wireless power feeding is increased or decreased according to the surrounding situation of the wireless power feeding system. Therefore, the charging time for the charging target device can be shortened, or the number of charging target devices that can be charged per unit time can be increased, so that efficient power feeding can be performed.
１…外部電源、 ２…機器、 １０…送電装置、 １１…電源入力部、 １２…送電部、 １３…送電コイル、 １４…出力制御部、 １５…人体検知部、 １６…データベース、 １７…外部入力Ｉ／Ｆ部、 １８…稼働機器検知部、 ２０…受電装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... External power supply, 2 ... Apparatus, 10 ... Power transmission apparatus, 11 ... Power supply input part, 12 ... Power transmission part, 13 ... Power transmission coil, 14 ... Output control part, 15 ... Human body detection part, 16 ... Database, 17 ... External input I / F unit, 18 ... operating device detection unit, 20 ... power receiving device.
Claims (6)
前記ワイヤレス給電システムの周辺状況に応じて送電出力を増大させるための出力制御部を備えたことを特徴とする送電装置。 In a power transmission device in a wireless power feeding system that transmits power using radio as a medium,
A power transmission apparatus comprising: an output control unit for increasing a power transmission output according to a surrounding situation of the wireless power feeding system.
前記出力制御部は、前記各データを参照して送電出力を算出する
請求項１に記載の送電装置。 A database that stores data specific to the wireless power supply system, data related to compliant standard values, and data related to the system installation environment;
The power transmission device according to claim 1, wherein the output control unit calculates a power transmission output with reference to the data.
前記出力制御部は、前記人体検知部で検知する検知情報を基に送電出力を制御する
請求項１又は請求項２に記載の送電装置。 It has a human body detector that detects people around the device,
The power transmission device according to claim 1, wherein the output control unit controls a power transmission output based on detection information detected by the human body detection unit.
前記出力制御部は、前記稼働機器検知部で検知する稼働状況の情報を基に送電出力を制御する
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の送電装置。 It has an operating equipment detection unit that detects operating equipment around the equipment,
The power transmission device according to any one of claims 1 to 3, wherein the output control unit controls a power transmission output based on information on an operating state detected by the operating device detection unit.
前記各データを基に前記送電装置の定格出力時の人体検知対象範囲内の最長離隔における電界強度を推定する電界強度推定手順と、
前記各データを基に前記人体検知対象範囲内で電界強度許容値を満たす最大出力を算出する最大出力算出手順と、
前記人体検知対象範囲内で人体検知を行う人体検知手順と、
前記人体検知の有無に応じて送電装置の出力を設定する出力設定手順と、
を含むことを特徴とする送電出力制御方法。 Output control of a power transmission device including a database storing data specific to a wireless power supply system, data related to a system installation environment, and data related to a standard value to be compliant,
An electric field strength estimation procedure for estimating the electric field strength at the longest separation within the human body detection target range at the rated output of the power transmission device based on the data,
A maximum output calculation procedure for calculating a maximum output satisfying the electric field strength allowable value within the human body detection target range based on each data;
Human body detection procedure for performing human body detection within the human body detection target range;
Output setting procedure for setting the output of the power transmission device according to the presence or absence of the human body detection,
A power transmission output control method comprising:
前記データを基に前記送電装置の設置環境において他機器が不稼働時の送電装置の最大出力を算出する最大出力算出手順と、
前記データを基に前記送電装置の定格出力時の他機器設置位置における電界強度を推定する電界強度推定手順と、
前記データを基に前記他機器の妨害波許容値を満たす最大出力を機器種別ごとに算出する最大出力算出手順と、
前記他機器の稼働の検知を行う稼働検知手順と、
前記稼働検知の有無に応じて送電装置の出力を設定する出力設定手順と、
を含むことを特徴とする送電出力制御方法。 Output control of a power transmission device including a database storing data specific to a wireless power supply system, data related to a system installation environment, and data related to a standard value to be compliant,
Maximum output calculation procedure for calculating the maximum output of the power transmission device when other devices are not operating in the installation environment of the power transmission device based on the data,
Electric field strength estimation procedure for estimating electric field strength at other equipment installation position at the rated output of the power transmission device based on the data,
A maximum output calculation procedure for calculating, for each device type, a maximum output satisfying the allowable interference value of the other device based on the data;
An operation detection procedure for detecting the operation of the other device;
An output setting procedure for setting the output of the power transmission device according to the presence or absence of the operation detection;
A power transmission output control method comprising:
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| JP7028554B2 (en) | 2022-03-02 |
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