JP4572355B2 - 送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システムおよびデータ判定方法 - Google Patents
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Description
図2(A),図2(B)は送電装置と受電装置との間のデータ通信について説明するための図である。
図3(A)〜図3(D)は、定期認証データと通信パケットの送受信について説明するための図である。
n連続一致判定方法を用いることによって、送電制御装置は、受電装置から送られてくる定期認証データを確実に検出することができる。以下、具体的に説明する。以下の説明では、1次コイルの駆動クロック5個に相当するデータ不定期間が存在するとし(m=5)、また、1ビットのデータが、1次コイルの駆動クロックの16個に相当する期間継続される(つまり、p=16,k=1)ものとする。また、7回連続で同じ値が検出されると(n=7(<16),α=2)、その値を確定するものとする。
図5は、n連続一致判定による通信パケットの検出について説明するための図である。送電制御装置は、受電装置から送られてくる通信パケットを、n連続一致判定で検出することができる。検出のための処理は、定期認証データの検出処理と同様である。但し、定期認証データの場合、“1”がpクロック分(例えば16クロック分)の時間だけ継続するが、通信パケットの場合、“1”がq(=β×p:β=2とすれば、q=32)クロック分の時間だけ継続する。この差異を利用して、定期認証データと通信パケットを区別して検出することができる。
図6は、n連続一致判定による定期認証データの検出の具体例を説明するための図である。データ不定期間の5個のデータ(×××××)は、“L(=0)”と判定されることもあり、“H(=1)”と判定されることもある。よって、実際のn連続一致判定のタイミングを決定する場合は、データ不定期間の5個のデータがすべて“H(=1)”と判定される場合(ケース1)と、すべて“L(=0)”と判定される場合(ケース2)とを考慮しなければならない。ケース1,ケース2は、極端な受信例であり、ケース1,ケース2のいずれの場合においても正確にデータを判定できれば、どのような受信態様であっても、正確な判定を実行可能である。上述のとおり、5クロック相当の不定期間が存在する場合、通信パケットの1ビットは32クロック相当のビット長をもち、定期認証データの1ビットは16クロック相当のビット長をもつ。
図7は、n連続一致判定による通信パケットの検出の具体例を示す図である。通信パケットのデータ判定でも、ケース1,ケース2を考慮して判定タイミングを決定する必要がある。
図8は、通信パケットのデータ構造の一例を示す図である。通信パケットは、スタートコード、コマンドコード、データ(通信データ)、エラーコードを含むことができる。また、送電装置において、通信パケットの先頭を検出し易くするために、通信パケットの直前には、16ビットの“L(=0)”期間が設けられている。
図9は、送電装置におけるデータ判定のための回路(波形検出回路)の構成例を示す図である。波形検出回路30は、ピークホールド回路630と、A/D変換回路640と、を有する。図2(A),図2(B)に示したように、受電装置の負荷状態が変化すると、1次コイルL1のコイル端電圧の振幅が変化するため、ピークホールド回路によってコイル端電圧をサンプリングし、サンプリング値をA/D変換し、そして、閾値Vthと比較することによって、受信データの“0”,“1”を判定することができる。
図11は、送電装置の構成例を示す図である。送電装置は、発振回路24と、ドライバ制御回路26と、送電部(送電ドライバ)12と、1次コイルL1と、波形モニタ回路14と、波形検出回路30と、送電側制御回路22と、を有する。波形検出回路30および送電側制御回路22は、送電制御装置の構成要素である(但し、これに限定されるものではない)。また、波形検出回路30は、1次コイルL1のコイル端の信号(ここではコイル端電圧)を検出するための信号検出回路として機能する。信号検出回路の検出信号は、送電側制御回路22に供給される。送電側制御回路22は、信号検出回路の検出信号に基づき、n連続一致判定(例えば、7連続一致判定)を実行し、受電装置40が受電装置の負荷を変調することによって送信したデータの値(“0”または“1”)を特定し、また、例えば、16クロックを単位として判定を行い、「010」が検出された場合には、乗っ取り状態検出のための定期認証データであると判定し、「011」が検出されたときには、通信パケットのデータであると判定する。
図12は、無接点電力伝送システムの構成を示す図である。送電装置10は、送電制御装置(送電制御IC)20と、送電部(送電ドライバ)12と、1次コイルL1と、波形モニタ回路14と、表示部16と、を有する。送電制御装置(送電制御IC)20は、送電側制御回路22と発振回路24と、ドライバ制御回路26と、駆動クロック生成回路25と、比較器29と、を有する。
図13は、無接点電力伝送システムの動作例を示す図である。送電装置は、受電側機器の着地(セッティング)を、例えば、0.3秒に1回、検出する(ステップS1)。受電側機器の着地(セッティング)が検出される(ステップS2)。
30 波形検出回路(信号検出回路)、31 カウンタ、32 波形整形回路、
33 パルス幅検出回路、40 受電装置、42 受電部、46 負荷変調部、
48 給電制御部、90 給電対象の負荷、L1 1次コイル、L2 2次コイル、
TB3 負荷変調トランジスタ、
DRCK 1次コイルの駆動クロック(ドライバクロック、n連続一致判定の基準クロック)
Claims (12)
- 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送する無接点電力伝送システムにおける送電制御装置であって、
前記1次コイルに誘起される信号を検出する信号検出回路と、
前記受電装置が負荷変調を実行することによって送信した送信データの値を、前記信号検出回路の出力信号に基づいて判定する送電側制御回路と、
を含み、
前記負荷変調は前記1次コイルの駆動クロックをタイミングの基準として実行され、また、前記受電装置が前記負荷変調によって前記送信データの値を変化させたとき、前記負荷変調のタイミングから、前記1次コイルの端部から得られる信号のレベルが、変化後の前記送信データの値に対応したレベルになるまでに、前記1次コイルの駆動クロックの1周期のm倍(mは0以上の整数)の時間が必要であり、前記時間に相当する期間をデータ不定期間とし、
前記受電装置の負荷変調によって送信される1ビットの“0”または“1”の期間が、前記1次コイルの駆動クロックの1周期のp倍の時間のk倍(kは1以上の整数)としたとき、
前記送電側制御回路は、
前記1次コイルの駆動クロックの1周期毎に前記信号検出回路の出力信号に基づいて前記送信データを検出して検出データを取得し、前記検出データの値がn回(n=m+α≦p:mは0以上の整数、αは1以上の整数、pは1以上の整数)連続して同じであるとき、前記検出データの値を、前記受電装置から送信された前記送信データの値として確定することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1記載の送電制御装置であって、
前記受電装置から送信される前記送信データには、前記受電装置から定期的に送られてくる“0”“1”“0”で構成される異物検出用の定期認証データと、前記受電装置から送られてくる、“0”または“1”で構成される通信パケットとが含まれ、
かつ、前記定期認証データを構成する“0”または“1”の期間は、p個の前記1次コイルの駆動クロックの1周期に相当する期間であり、前記通信パケットを構成する“0”または“1”の期間は、q個(q=β×p、βは2以上の整数)の前記1次コイルの駆動クロックの1周期に相当する期間であり、
前記送電側制御回路は、
前記検出データの値がn回(n=m+α≦p:mは0以上の整数、αは1以上の整数、pは1以上の整数)連続して同じであることによって、前記検出データの値を、前記受電装置から送信された前記送信データの値として確定した後の、前記定期認証データを受信することを前提として定まる次のデータの検出時において、取得された検出データの値がn回連続して同じであるか否かの判定を再度、実行し、この結果として検出された今回の検出データ値が、前回の検出データ値と異なるときは、受信されたデータは前記定期認証データであると判定し、前回の検出における検出データ値と同じであるときは、受信したデータは前記通信パケットであると判定する、
ことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項2記載の送電制御装置であって、
前記受電装置から定期的に送られてくる“0”“1”“0”で構成される前記定期認証データを判定する場合であって、かつ、前記定期認証データの前記“0”から前記“1”への変化のタイミングが時刻txであり、前記“1”から“0”への変化のタイミングが、前記時刻txから前記1次コイルの駆動クロックの1周期のp倍の時間が経過したときである場合に、
前記送電側制御回路は、n回連続で“1”を検出することによって“1”を確定し、これによって、前記送信データの“0”から“1”への変化を検出し、
次に、前記時刻txから、前記1次コイルの駆動クロック(p+m)個に相当する期間経過後であって、かつ、前記1次コイルの駆動クロック(2×p)個に相当する期間の経過前の期間において、n回連続で“0”を検出したとき、検出した“0”を確定し、前記送信データの“1”から“0”への変化を検出し、受信したデータは前記定期認証データであると判定する、
ことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項3記載の送電制御装置であって、
前記送電側制御回路は、
n回連続で同じ値を検出することによって前記送信データの値を判定する方法による前記定期認証データの判定は、前記定期認証データを最初に受信したときのみ実行し、
前記“1”から前記“0”への変化を検出すると、それ以降は、p個の前記1次コイルの駆動クロックに相当する期間を1周期として、前記“1”から前記“0”への変化が検出されたタイミングから1周期毎に前記送信データの値の判定を実行する、
ことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項2記載の送電制御装置であって、
前記受電装置から送られてくる、“0”または“1”で構成される通信パケットを判定する場合であって、時刻tyにおいて、前記受電装置の負荷変調によって“0”から“1”への変化が生じた場合において、
前記送電側制御回路は、
n回連続で“1”を検出することによって“0”から“1”への変化を検出し、
次に、前記時刻tyから、前記1次コイルの駆動クロックの(p+m)個に相当する期間経過後であって、かつ、前記1次コイルの駆動クロックの(2×p)個に相当する期間の経過前の期間において、n回連続で“1”を検出することによって“1”から“1”への変化を検出し、受信したデータは前記通信パケットであると判定する、
ことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項5記載の送電制御装置であって、
前記送電側制御回路は、
n回連続で同じ値を検出することによって前記送信データの値を判定する方法による前記通信パケットを構成するデータの値の判定は、前記送電装置と前記受電装置との間の初期同期が確立されていない状態において、最初に受信された前記通信パケットの最初の1ビットのデータの判定においてのみ実行し、
前記時刻tyから、前記1次コイルの駆動クロックの(p+m)個に相当する期間経過後であって、かつ、前記1次コイルの駆動クロックの(2×p)個に相当する期間の経過前の前記期間において、n回連続で“1”を検出することによって“1”を確定して前記“0”から前記“1”への変化を検出すると、以降は、p個の前記1次コイルの駆動クロックに相当する期間を1周期として、前記“1”が確定されたタイミングから、あるいは、前記“1”が確定されたタイミングに基づいて定まる次の判定タイミングから、1周期毎に前記送信データの値の判定を実行する、
ことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の送電制御装置であって、
m=5、n=7(したがってα=2)、p=16であることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項7記載の送電制御装置であって、
さらに、q=32(したがってβ=2)であることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の送電制御装置を有することを特徴とする送電装置。
- 1次コイルと、
2次コイルと、
請求項9記載の送電装置と、
前記送電装置から前記1次コイルおよび前記2次コイルを経由して伝送される電力を受け、給電対象の負荷に前記電力を送信すると共に、負荷変調によってデータを前記送電装置に送信する受電装置と、
を有することを特徴とする無接点電力伝送システム。 - 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から受電装置に対して電力を伝送する無接点電力伝送システムに用いられ、前記受電装置が負荷変調を実行することによって送信した送信データの値を、前記送電装置が判定するためのデータ判定方法であって、
前記負荷変調は前記1次コイルの駆動クロックをタイミングの基準として実行され、また、前記受電装置が前記負荷変調によって前記送信データの値を変化させたとき、前記負荷変調のタイミングから、前記1次コイルの端部から得られる信号のレベルが、変化後の前記送信データの値に対応したレベルになるまでに、前記1次コイルの駆動クロックの1周期のm倍(mは0以上の整数)の時間が必要であり、前記時間に相当する期間をデータ不定期間とし、
前記受電装置の負荷変調によって送信される1ビットの“0”または“1”の期間が、前記1次コイルの駆動クロックの1周期のp倍の時間のk倍(kは1以上の整数)であり、
前記受電装置から送信される前記送信データには、前記受電装置から定期的に送られてくる“0”“1”“0”で構成される異物検出用の定期認証データと、前記受電装置から送られてくる、“0”または“1”で構成される通信パケットとが含まれ、
かつ、前記定期認証データを構成する“0”または“1”の期間は、p個の前記1次コイルの駆動クロックの1周期に相当する期間であり、前記通信パケットを構成する“0”または“1”の期間は、q個(q=β×p、βは2以上の整数)の前記1次コイルの駆動クロックの1周期に相当する期間である場合に、
前記送電側制御回路は、
前記検出データの値がn回(n=m+α≦p:mは0以上の整数、αは1以上の整数、pは1以上の整数)連続して同じであるとき、前記受電装置が送信した前記送信データの値は、前記検出データの値であると判定して、前記送信データの値を確定し、
かつ、前記送信データの値の確定後の、前記定期認証データを受信することを前提として定まる次のデータの検出時において、取得された検出データの値がn回連続して同じであるか否かの判定を再度、実行し、この結果として検出された今回の検出データ値が、前回の検出データ値と異なるときは、受信されたデータは前記定期認証データであると判定し、前回の検出における検出データ値と同じであるときは、受信したデータは前記通信パケットであると判定する、
ことを特徴とするデータ判定方法。 - 請求項11記載のデータ判定方法であって、
m=5、n=7(したがってα=2)、p=16であることを特徴とするデータ判定方法。
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