JP5093369B2 - 送電装置、受電装置および電力伝送システム - Google Patents
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Description
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有し、
前記受電装置側アクティブ電極は容量を介して前記送電装置側アクティブ電極に接続され、前記受電装置側パッシブ電極は前記送電装置側パッシブ電極に直接導通するように構成されている。
前記送電装置が、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面と、前記第1の面に沿って設けられている送電装置側アクティブ電極と、前記第2の面に設けられている送電装置側パッシブ電極と、前記送電装置側アクティブ電極及び送電装置側パッシブ電極の間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路を有しており、
前記送電装置と対をなす受電装置は、
直交する底面及び背面、並びに、該底面及び背面に直交する平行な二側面を有する筐体と、
該筐体の背面に沿って設けられ、前記送電装置側アクティブ電極が対向する受電装置側アクティブ電極と、
前記筺体の底面と二側面の少なくとも一方とに設けられ、前記送電装置側パッシブ電極が直接導通する受電装置側パッシブ電極と、
前記受電装置側アクティブ電極及び前記受電装置側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路と、
該降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路と、
を備える。
前記送電装置が、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、前記第2の面に沿って設けられている送電装置側アクティブ電極と、前記第1、第2の面の交差部分に設けられている送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路が接続されており、
前記送電装置と対をなす受電装置は、
直交する底面及び背面、並びに、該底面及び背面に直交する平行な二側面を有する筐体と、
該筐体の底面及び二側面それぞれに沿って設けられ、前記送電装置側アクティブ電極が対向する受電装置側アクティブ電極と、
前記筐体の背面及び底面の交差部分、並びに、前記背面及び二側面の交差部分それぞれに設けられ、前記送電装置側パッシブ電極が直接導通する受電装置側パッシブ電極と、
前記受電装置側アクティブ電極及び前記受電装置側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路と、
該降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路と、
を備える。
前記受電装置側アクティブ電極に対向する送電装置側アクティブ電極、前記受電装置側パッシブ電極に対向する送電装置側パッシブ電極、および前記送電装置側アクティブ電極と前記送電装置側パッシブ電極との間に接続された高周波高電圧発生回路、を有し、
前記送電装置側アクティブ電極は容量を介して前記受電装置側アクティブ電極に接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通するように構成されている。
前記送電装置は、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、
前記受電装置は、前記送電装置の第1の面に接する第3の面と前記送電装置の第2の面に接する第4の面を備え、
前記第1の面に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第2の面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記第3の面に前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第4の面に沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている。
前記受電装置側パッシブ電極は前記第5、第6の面の少なくとも一方にも設けられていることが好ましい。
前記送電装置は前記受電装置が載置される載置面を備え、
前記送電装置の載置面に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記載置面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記受電装置の底面に前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記受電装置の底面に沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている。
前記受電装置側パッシブ電極を介して前記送電装置側パッシブ電極間の導通有無を検知する検知手段を前記送電装置に備える。
この構成によれば、送電装置に対する受電装置の載置有無を容易且つ確実に検知できる。
前記検知手段は前記二つの電極間の導通有無を検知する。
この構成によれば、長手方向に沿って平行に二つの電極を設け、パッシブ電極を構成するため、送電装置の載置面又は受電装置の底面が幅方向(長手方向の直交方向)に小さくても、パッシブ電極を設けることができる。また、送電装置に載置した受電装置が長手方向に位置ズレした場合であっても、確実に受電装置の載置を検知することができる。
この構成によれば、長手方向に沿って直線上に二つの電極を設けることで、送電装置に載置した受電装置が幅方向に位置ズレした場合であっても、確実に受電装置の載置を検知することができる。
この構成では、パッシブ電極を二つの櫛形電極とすることで、パッシブ電極同士の導通面積をより広くすることができ、確実に受電装置の載置を検知することができる。
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有する受電装置とを備え、
前記送電装置側アクティブ電極は前記受電装置側アクティブ電極に前記送電装置側アクティブ電極と前記受電装置側アクティブ電極との間に形成される容量により接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通され、
前記送電装置は、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、
前記受電装置は、互いに直交する第3、第4の面、及び前記第3、第4の面それぞれに対して直交し、互いに平行する第5、第6の面を有する筐体を備え、
前記第1、第2の面の交差部分に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第2の面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記第3、第4の面の交差部分、前記第3、第5の交差部分、及び前記第3、第6の面の交差部分それぞれに前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第4、第5、第6の面それぞれに沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている。
前記送電装置側アクティブ電極が、前記第4、第5、第6の面の何れに設けられた前記受電装置側アクティブ電極と対向しているかを検知する手段と、
前記第4、第5、第6の面に設けられた前記受電装置側アクティブ電極の一つを前記降圧回路に接続するスイッチと、
該スイッチを切り替えて、前記送電装置側アクティブ電極が対向する前記受電装置側アクティブ電極を前記降圧回路に接続する手段と、
を備える。
図2は第1の実施形態に係る電力伝送システム401の簡略回路図である。この電力伝送システム401は、送電装置101と受電装置201とで構成されている。送電装置101は送電装置側パッシブ電極11と送電装置側アクティブ電極12を備え、受電装置201は、受電装置側パッシブ電極21と受電装置側アクティブ電極22を備えている。
受電装置側パッシブ電極21は送電装置側パッシブ電極11に接して直流的に導通する。
図3(A)に表れているように、送電装置101は台座部10Dと、それに直交する背もたれ部10Bを備えている。この台座部10Dと背もたれ部10Bとで受電装置201を載置するための載置部を構成している。送電装置側アクティブ電極12は、送電装置101の筐体10の内部に台座部10Dに沿って設けられている。背もたれ部10Bには送電装置側パッシブ電極11が露出している。この送電装置側パッシブ電極11は、接続導体11Lを介して送電装置のグランド電極11Gに導通している。
r<<1/ωCmの関係にある。このように、送電装置101と受電装置201のパッシブ電極同士が直接導通することにより、受電装置側パッシブ電極21の電位が送電装置側パッシブ電極11の電位にほぼ等しくなる。その結果、受電装置側パッシブ電極21の電位が安定化し、グランド電位変動および不要電磁界の漏洩が抑制される。また、浮遊容量が抑えられるので、結合度が高まり、高い伝送効率が得られる。
図5(A)は第2の実施形態に係る受電装置202Aの斜め後方から見た斜視図、図5(B)は受電装置202Aの断面図である。この受電装置202Aの筐体20は絶縁体(誘電体)材料の成型体である。筐体内部に筐体20に沿って受電装置側パッシブ電極21Nが形成されている。筐体20の背面には、受電装置側パッシブ電極21Nに導通する受電装置側パッシブ電極接続導体21Cが露出形成されている。また、筐体20の底面付近には筐体20に沿って受電装置側アクティブ電極22が形成されている。
図9(A)は第3の実施形態に係る電力伝送システム403の或る使用形態での斜視図である。図9(B)は送電装置103に対して受電装置203を載置する直前の状態を示す側面図である。送電装置103の上面が載置面である。この載置面に受電装置203が載置される。
図10(A)は第4の実施形態に係る受電装置204の斜め後方から見た斜視図、図10(B)は受電装置204の断面図である。この受電装置204の筐体20は絶縁体(誘電体)材料の成型体である。筐体20の背面には、受電装置側パッシブ電極21が露出形成されている。また、筐体20の背面には、受電装置側通信電極21Dが露出形成されている。筐体20の底面付近には筐体20に沿って受電装置側アクティブ電極22が形成されている。
第5の実施形態では、送電装置側の対接地インピーダンスについて具体例を示す。
図12は第5の実施形態に係る三つの電力伝送システムの等価回路図である。いずれも送電装置101の対接地インピーダンスZGを回路上明示している。
第6の実施形態では、第2の実施形態の場合よりも、送電装置に対する受電装置の載置態様の自由度をさらに高めることができる。
第7の実施形態では、第6の実施形態と同様に、送電装置に対する受電装置の載置態様の自由度をさらに高めることができる。
さらに、第6の実施形態における送電装置側パッシブ電極11Cを、本実施形態の送電装置側パッシブ電極11E,11Fと同様に、二つに分割して、受電装置の載置の有無を検知できるようにしてもよい。
第8の実施形態では、受電装置側パッシブ電極が筐体の一部を構成している。図19は第8の実施形態に係る電力伝送システム408の使用形態での斜視図である。図20は第8の実施形態に係る電力伝送システム408の使用形態での側面断面図である。
LL…インダクタ
OSC…高周波電圧発生回路
RL…負荷回路
TG…昇圧トランス
TL…降圧トランス
10…筐体
10D…台座部
11,11A,11B…送電装置側パッシブ電極
11D…送電装置側通信電極
11G…グランド電極
11L…接続導体
12…送電装置側アクティブ電極
13…高周波高電圧発生回路
17…昇圧回路
20…筐体
21…パッシブ電極
21…受電装置側パッシブ電極
21C…受電装置側パッシブ電極接続導体
21D…受電装置側通信電極
21N…受電装置側パッシブ電極
22…受電装置側アクティブ電極
25…降圧回路
101〜104…送電装置
201〜204…受電装置
202A,202B…受電装置
401〜404,405A,405B,405C…電力伝送システム
Claims (20)
- 送電装置側アクティブ電極と送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路が接続された送電装置と対をなす受電装置であって、
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有し、
前記受電装置側アクティブ電極は容量を介して前記送電装置側アクティブ電極に接続され、前記受電装置側パッシブ電極は前記送電装置側パッシブ電極に直接導通される、受電装置。 - 前記受電装置側パッシブ電極は受電装置の筺体を構成している、請求項1に記載の受電装置。
- 送電装置側アクティブ電極と送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路が接続された送電装置と対をなす受電装置であって、
前記送電装置が、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面と、前記第1の面に沿って設けられている送電装置側アクティブ電極と、前記第2の面に設けられている送電装置側パッシブ電極と、前記送電装置側アクティブ電極及び送電装置側パッシブ電極の間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路を有しており、
前記送電装置と対をなす受電装置は、
直交する底面及び背面、並びに、該底面及び背面に直交する平行な二側面を有する筐体と、
該筐体の背面に沿って設けられ、前記送電装置側アクティブ電極が対向する受電装置側アクティブ電極と、
前記筺体の底面と二側面の少なくとも一方とに設けられ、前記送電装置側パッシブ電極が直接導通する受電装置側パッシブ電極と、
前記受電装置側アクティブ電極及び前記受電装置側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路と、
該降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路と、
を備える受電装置。 - 送電装置側アクティブ電極と送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路が接続された送電装置と対をなす受電装置であって、
前記送電装置が互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、前記第2の面に沿って設けられている送電装置側アクティブ電極と、前記第1、第2の面の交差部分に設けられている送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路が接続されており、
前記送電装置と対をなす受電装置は、
直交する底面及び背面、並びに、該底面及び背面に直交する平行な二側面を有する筐体と、
該筐体の底面及び二側面それぞれに沿って設けられ、前記送電装置側アクティブ電極が対向する受電装置側アクティブ電極と、
前記筐体の背面及び底面の交差部分、並びに、前記背面及び二側面の交差部分それぞれに設けられ、前記送電装置側パッシブ電極が直接導通する受電装置側パッシブ電極と、
前記受電装置側アクティブ電極及び前記受電装置側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路と、
該降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路と、
を備える受電装置。 - 受電装置側アクティブ電極と受電装置側パッシブ電極との間に降圧回路が接続された受電装置と対をなす送電装置であって、
前記受電装置側アクティブ電極に対向する送電装置側アクティブ電極、前記受電装置側パッシブ電極に対向する送電装置側パッシブ電極、および前記送電装置側アクティブ電極と前記送電装置側パッシブ電極との間に接続された高周波高電圧発生回路、を有し、
前記送電装置側アクティブ電極は容量を介して前記受電装置側アクティブ電極に接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通される、送電装置。 - 前記送電装置側パッシブ電極は送電装置のグランドに接続されている、請求項5に記載の送電装置。
- 前記送電装置のグランドは前記送電装置の入力電源系の基準電位に直流的または交流的に低インピーダンスで接続されている、請求項6に記載の送電装置。
- 送電装置側アクティブ電極、送電装置側パッシブ電極、および前記送電装置側アクティブ電極と前記送電装置側パッシブ電極との間に接続された高周波高電圧発生回路、を有する送電装置と、
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有する受電装置とを備え、
前記送電装置側アクティブ電極は前記受電装置側アクティブ電極に前記送電装置側アクティブ電極と前記受電装置側アクティブ電極との間に形成される容量により接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通され、
前記送電装置は、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、
前記受電装置は、前記送電装置の第1の面に接する第3の面と前記送電装置の第2の面に接する第4の面を備え、
前記第1の面に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第2の面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記第3の面に前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第4の面に沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている、電力伝送システム。 - 前記受電装置は、前記第3及び第4の面それぞれに直交し、互いに平行する第5、第6の面をさらに備え、
前記受電装置側パッシブ電極は前記第5、第6の面の少なくとも一方にも設けられている、請求項8に記載の電力伝送システム。 - 送電装置側アクティブ電極、送電装置側パッシブ電極、および前記送電装置側アクティブ電極と前記送電装置側パッシブ電極との間に接続された高周波高電圧発生回路、を有する送電装置と、
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有する受電装置とを備え、
前記送電装置側アクティブ電極は前記受電装置側アクティブ電極に前記送電装置側アクティブ電極と前記受電装置側アクティブ電極との間に形成される容量により接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通され、
前記送電装置は前記受電装置が載置される載置面を備え、
前記送電装置の載置面に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記載置面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記受電装置の底面に前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記受電装置の底面に沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている、電力伝送システム。 - 前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に対して複数箇所で導通し、
前記受電装置側パッシブ電極を介して前記送電装置側パッシブ電極との間の導通有無を検知する検知手段を前記送電装置に備えた、請求項8〜10のいずれかに記載の電力伝送システム。 - 前記送電装置側パッシブ電極又は前記受電装置側パッシブ電極は、離れて設けられている二つの電極で構成され、
前記検知手段は前記二つの電極間の導通有無を検知する、請求項11に記載の電力伝送システム。 - 前記二つの電極は帯状であり、長手方向に沿って平行に設けられている、請求項12に記載の電力伝送システム。
- 前記二つの電極は帯状であり、長手方向が一致するよう一直線上に設けられている、請求項12に記載の電力伝送システム。
- 前記二つの電極は第1、第2の櫛形電極であり、前記第1及び第2の櫛形電極の櫛歯が交互に平行配列するよう設けられている、請求項12に記載の電力伝送システム。
- 送電装置側アクティブ電極、送電装置側パッシブ電極、および前記送電装置側アクティブ電極と前記送電装置側パッシブ電極との間に接続された高周波高電圧発生回路、を有する送電装置と、
受電装置側アクティブ電極、受電装置側パッシブ電極、前記受電装置側アクティブ電極と前記受電装置側パッシブ電極との間に生じる電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路、を有する受電装置とを備え、
前記送電装置側アクティブ電極は前記受電装置側アクティブ電極に前記送電装置側アクティブ電極と前記受電装置側アクティブ電極との間に形成される容量により接続され、前記送電装置側パッシブ電極は前記受電装置側パッシブ電極に直接導通され、
前記送電装置は、互いに直交する第1、第2の面で構成される載置面を備え、
前記受電装置は、互いに直交する第3、第4の面、及び前記第3、第4の面それぞれに対して直交し、互いに平行する第5、第6の面を有する筐体を備え、
前記第1、第2の面の交差部分に前記送電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第2の面に沿って前記送電装置側アクティブ電極が設けられ、
前記第3、第4の面の交差部分、前記第3、第5の交差部分、及び前記第3、第6の面の交差部分それぞれに前記受電装置側パッシブ電極が設けられ、前記第4、第5、第6の面それぞれに沿って前記受電装置側アクティブ電極が設けられている、電力伝送システム。 - 前記受電装置は、
前記送電装置側アクティブ電極が、前記第4、第5、第6の面の何れに設けられた前記受電装置側アクティブ電極と対向しているかを検知する手段と、
前記第4、第5、第6の面に設けられた前記受電装置側アクティブ電極の一つを前記降圧回路に接続するスイッチと、
該スイッチを切り替えて、前記送電装置側アクティブ電極が対向する前記受電装置側アクティブ電極を前記降圧回路に接続する手段と、
を備える請求項16に記載の電力伝送システム。 - 前記受電装置側アクティブ電極の面積は前記送電装置側アクティブ電極の面積より大きい、請求項8〜17のいずれかに記載の電力伝送システム。
- 前記送電装置側パッシブ電極は送電装置のグランドに接続されている、請求項8〜18のいずれか記載の電力伝送システム。
- 前記送電装置は、前記送電装置側パッシブ電極が形成された面に送電装置側通信電極を備え、前記受電装置は、前記受電装置側パッシブ電極が形成された面に、前記送電装置側通信電極と接する受電装置側通信電極を備える、請求項8〜19のいずれかに記載の電力伝送システム。
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