JP2021023094A5

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Publication number: JP2021023094A5
Application number: JP2020087198A
Authority: JP
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2040-05-19

Description

本開示の一形態によれば、受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置（１００）は、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、送電コイル（１１２）と、前記送電コイルと直列に接続される送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）を有する送電共振部と、を備え、前記送電コイルに対して前記受電装置（２００）が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
本発明の他の一形態によれば、受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置（１００）は、交流電力を送電する送電回路（１３０）と、送電コイル（１１２）と送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）と、前記送電回路と前記送電共振回路との間に配置され、フィルタ用コイル（１２４）とフィルタ用コンデンサ（１２２）とから構成されるフィルタ回路（１２０）と、を有する送電共振部と、を備え、前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、もしくは、前記対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態となることによって前記フィルタ回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記非対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態からはずれることによって、前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。

Claims

受電装置（２００）に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）であって、
交流電力を送電する送電回路（１３０）と、
送電コイル（１１２）と、前記送電コイルと直列に接続される送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）を有する送電共振部と、
を備え、
前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、
前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、
非接触給電装置。
請求項１に記載の非接触給電装置であって、
前記非対向状態において、前記送電共振コンデンサのキャパシタンスが低下するように設定される、
非接触給電装置。
受電装置（２００）に非接触で電力を供給する非接触給電装置（１００）であって、
交流電力を送電する送電回路（１３０）と、
送電コイル（１１２）と送電共振コンデンサ（１１６）とから構成される送電共振回路（１１０）と、
前記送電回路と前記送電共振回路との間に配置され、フィルタ用コイル（１２４）とフィルタ用コンデンサ（１２２）とから構成されるフィルタ回路（１２０）と、
を有する送電共振部と、
を備え、
前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル（２１２）が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、
前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、
もしくは、
前記対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態となることによって前記フィルタ回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、
前記非対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態からはずれることによって、前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、
非接触給電装置。
請求項３に記載の非接触給電装置であって、
前記フィルタ用コンデンサ及び前記送電共振コンデンサは、前記送電コイルと直列に接続される構成を有する、非接触給電装置。
請求項３または請求項４に記載の非接触給電装置であって、
前記非対向状態において、
前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される場合には、前記送電共振コンデンサのキャパシタンスが低下するように設定され、
前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される場合には、前記フィルタ用コンデンサのキャパシタンスが低下するように設定される、
非接触給電装置。
請求項２または請求項５に記載の非接触給電装置であって、
前記送電共振回路は、前記送電コイルと、前記送電共振コンデンサとしての前記送電コイルに直列に接続される直列コンデンサ（１１６ｓ）および前記送電コイルに並列に接続される並列コンデンサ（１１６ｐ）と、で構成される並列直列共振回路を有し、
前記受電装置は、前記受電コイルと、前記受電コイルに直列に接続される受電共振コンデンサ（２１６）と、で構成される受電共振回路（２１０）を有し、
前記直列コンデンサのキャパシタンスが可変される、
非接触給電装置。
請求項６に記載の非接触給電装置であって、
前記並列コンデンサのキャパシタンスも可変される、
非接触給電装置。
請求項２または請求項５に記載の非接触給電装置であって、
前記送電共振回路は、
前記送電コイルと、前記送電コイルに直列に接続される前記送電共振コンデンサと、で構成される直列共振回路と、
前記送電コイルに対向して配置される中継コイル（１１４）と、前記中継コイルに直列に接続される中継共振コンデンサ（１１９）と、で構成される中継共振回路と、
を有し、
前記受電装置は、前記受電コイルに直列に接続される受電共振コンデンサを有する受電共振回路を有し、
前記送電共振コンデンサのキャパシタンスが可変される、
非接触給電装置。
請求項８に記載の非接触給電装置であって、
前記中継共振コンデンサのキャパシタンスも可変される、
非接触給電装置。
請求項５に記載の非接触給電装置であって、
前記フィルタ回路はハンドパスフィルタ回路（１２０ｍ）であり、
前記非対向状態において、前記フィルタ用コンデンサのキャパシタンスを可変することにより前記フィルタ回路が共振状態からはずれる、
非接触給電装置。
請求項２、請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサには、入力電圧に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ（１１６ｄ）が用いられ、
前記送電コイルに流れる電流を検出するセンサ（３２２）あるいは前記送電コイルにより発生する磁界を検出するセンサ（３２２ｅ）を備え、
前記センサの検出した値に応じて前記可変コンデンサのキャパシタンスが可変される、
非接触給電装置。
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記送電共振コンデンサは、キャパシタンスが低下するコンデンサであり、
前記送電共振コンデンサには、磁界に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ（１１６ｂ）が用いられる、
非接触給電装置。
請求項１２に記載の非接触給電装置であって、
前記可変コンデンサは、前記送電コイルのコア（３１０）の周囲に巻かれたループ状の配線（３１２）の内周側で、前記コアの前記ループ状の配線に沿った面上に配置されている、
非接触給電装置。
請求項２、請求項５から請求項１２のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積がゼロとなって非対向となった時点での前記キャパシタンスが予め定めた目標の最小値となる、
非接触給電装置。
請求項２、請求項５から請求項１４のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積の減少に従って前記キャパシタンスが線形に減少する、
非接触給電装置。
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない状態において、前記送電コイルのインダクタンスが低下するように設定される、
非接触給電装置。
請求項３から請求項５、請求項１０、請求項５または請求項１０に直接あるいは間接的に従属する請求項１１、請求項５または請求項１０に直接あるいは間接的に従属する請求項１４、および、請求項５または請求項１０に直接あるいは間接的に従属すると請求項１５のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない状態において、前記フィルタ用コイルのインダクタンスが低下するように設定される、
非接触給電装置。
請求項１７に記載の非接触給電装置であって、
前記インダクタンスが低下するコイルには、入力電圧に応じてインダクタンスが変化する可変コイル（１１２ｆ，１２４ｏ，１２４ｐ）が用いられ、
前記送電コイルに流れる電流を検出するセンサ（３２２）あるいは前記送電コイルにより発生する磁界を検出するセンサ（３２２ｅ）を備え、
前記センサの検出した値に応じて前記可変コイルのインダクタンスが可変される、
非接触給電装置。
請求項１１または請求項１８に記載の非接触給電装置であって、
前記磁界を検出するセンサは、前記送電コイルのコアの周囲に巻かれたループ状の配線の内周側で、前記コアの前記ループ状の配線に沿った面上に配置されている、
ことを特徴とする非接触給電装置。
請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の非接触給電装置であって、
複数の前記送電共振部が、前記送電回路に対して並列に接続されている、非接触給電装置。
請求項２０に記載の非接触給電装置であって、
複数の前記送電コイルが配列されている方向に沿った方向において、前記複数の送電コイルのそれぞれの寸法（ＤＴｘ）は、前記受電コイルの寸法（ＤＲｘ）よりも小さい、
ことを特徴とする非接触給電装置。