JP5575518B2 - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯機器と充電器との間等、２つの機器間で電磁誘導にて電力伝送を行う非接触電力伝送装置に関するものである。

従来より、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器に内蔵される二次電池（バッテリ）を非接触で充電するものが知られている。携帯機器（受電部）及びこれに対応する専用の充電器（送電部）には、それぞれ充電のための電力を伝送するコイルが備えられており、両コイルでの電磁誘導により充電器から携帯機器に交流電力を伝送し、これを直流電力に変換して二次電池を充電させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１０４０９号公報

ところで、上記のような非接触電力伝送装置においては、充電器と携帯機器との間で相互が適合するものかどうかを充電動作前に確認することが誤動作等を防止する上で望ましい。例えば、特許文献１のような非接触電力伝送装置では、認証用コイル及びそのコイルと接続された認証回路が電力用コイルとは別に充電器側と携帯機器側にそれぞれ設け、充電器側及び携帯機器側の認証用コイル及び認証回路にて相互確認の通信を行うことで、相互が適合するものかどうかの判定が行われるようになっている。しかしながら、このような非接触電力伝送装置では、認証回路が充電器側と携帯機器側のそれぞれに設けられるため、構成が複雑化してしまい、その点においてなお、改善の余地があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電部と受電部との間での相互が適合するものかどうかの判定を簡素な構成で行うことができる非接触電力伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、送電部及び受電部にそれぞれ電力用コイルを備え、前記各電力用コイルを通じて交流電力の送電及び受電を行い、その受電した交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する非接触電力伝送装置であって、前記受電部には、前記電力用コイルとは別の受電側認証用コイルが設けられる一方、前記送電部には、前記受電側認証用コイルと対応する送電側認証用コイルと、その認証用コイルに接続され前記受電側認証用コイルの磁気的作用による前記送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて前記送電部の電力用コイルによる送電を許可する認証回路とが設けられ、前記受電側認証用コイルが回路に接続されておらず、電気的に開放されていることを特徴とする。

この発明では、受電側認証用コイルが回路と接続されない構成とされ、送電部の認証回路は、受電側認証用コイルの磁気的作用による送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて送電部の電力用コイルによる送電を許可する。即ち、認証回路は、送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて受電部が適合するものかどうかを判定する。これにより、従来構成のようなコイルに複雑な回路が接続される構成に比べて、受電側認証用コイルを回路と接続しないことで受電部を簡素な構成としつつも、送電部と受電部との間での相互が適合するものかどうかの判定を行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明は、送電部及び受電部にそれぞれ電力用コイルを備え、前記各電力用コイルを通じて交流電力の送電及び受電を行い、その受電した交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する非接触電力伝送装置であって、前記受電部には、前記電力用コイルとは別の受電側認証用コイルが設けられる一方、前記送電部には、前記受電側認証用コイルと対応する送電側認証用コイルと、その認証用コイルに接続され前記受電側認証用コイルの磁気的作用による前記送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて前記送電部の電力用コイルによる送電を許可する認証回路とが設けられ、前記受電側認証用コイルの両端がコンデンサと接続され、これら受電側認証用コイルおよびコンデンサがＬＣ回路を構成し、このＬＣ回路が回路に接続されておらず、かつ、前記ＬＣ回路を回路に接続し得るスイッチが存在していないことを特徴とする。
この発明では、受電側認証用コイルはその両端がコンデンサと接続される。つまり、受電側認証用コイルとコンデンサとでＬＣ回路が構成されるため、送電側認証コイルの磁界によって受電側認証用コイルにて生じる交流電圧が共振により増幅され、その受電側認証用コイルにて生じる磁界の影響によって送電側認証用コイルの電圧が変化する。この電圧の変化量は、受電側認証用コイルを開放する構成（他の素子を何も接続しない構成）と比べて大きいため、認証回路での適合判定の精度を向上させることが可能である。尚、コンデンサは回路素子であり、受電側認証用コイルがコンデンサと接続される本発明の構成は、受電側認証用コイルが所定の動作を行う回路に接続される構成とは異なるものであるため、このような構成においても受電部を簡素な構成とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置において、前記送電部は、複数種類の受電部に送電可能に構成され、前記各受電部の受電側認証用コイルは、前記受電部の種類毎に異なる形状とされたことを特徴とする。

この発明では、各受電部の受電側認証用コイルが受電部の種類毎に異なる形状とされるため、受電部の種類によって受電側認証用コイルの磁気的作用による送電側認証用コイルの電圧の変化量が異なり、その電圧変化量の相違によって受電部の種類の判別をすることが可能となる。そのため、受電側認証用コイルの形状を受電部の種類毎にかえるだけの簡単な変更によって受電部の種類の判別が可能となり、その結果、受電部の種類に応じた送電が可能となる。

従って、上記記載の発明によれば、送電部と受電部との間での相互が適合するものかどうかの判定を簡素な構成で行うことができる。

本実施形態の非接触充電システムの構成図である。 （ａ）（ｂ）別例の受電側認証用コイルを示す平面図である。 別例の非接触充電システムの構成図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の非接触充電システムを示す。例えばデジタルカメラよりなる携帯機器１０は、静止画や動画の撮影等、主たる機能を実行するための機能回路（図示略）を備え、同じく内蔵の二次電池（バッテリ）１１からの電源供給に基づいて動作する。受電側回路１２は、電力用コイル１３を通じて受電した充電器２０からの所定の交流電力に基づいて所定の直流電力に変換するものであり、二次電池１１はその直流電力にて充電される。また、携帯機器１０は、電力用コイル１３とは別に受電側認証用コイル１４を備える。

充電器２０は、外部からの例えば商用電源の供給に基づいて携帯機器１０の充電に適した所定の交流電力を生成する送電側回路２１を備え、該送電側回路２１は電力用コイル２２を通じて携帯機器１０の電力用コイル１３に向けて電力伝送を行う。

また、充電器２０は、認証回路２３及びその認証回路２３に接続された送電側認証用コイル２４を備えている。送電側認証用コイル２４は、携帯機器１０が充電器２０に載置された状態において、受電側認証用コイル１４に近接するように配置されている。また、送電側認証用コイル２４は認証回路２３と接続されているが、受電側認証用コイル１４は所定の動作を行う回路や素子に接続されておらず、電気的に開放されている。尚、送電側認証用コイル２４及び受電側認証用コイル１４は適応機器同士で同サイズとするのが望ましい。

認証回路２３は、送電側認証用コイル２４に交流電圧を供給して該コイル２４に磁界を発生させるとともに、その送電側認証用コイル２４の電圧レベルを監視する。そして、認証回路２３は、送電側認証用コイル２４の電圧レベルが予め設定された閾値を下回ったか否かを判定し、その電圧レベルが前記閾値を下回った場合に送電側回路２１に充電許可信号を出力する。

充電器２０に適合機器である携帯機器１０が載置されると、携帯機器１０の受電側認証用コイル１４が磁気抵抗となって送電側認証用コイル２４にて生じる磁界が弱まり、その結果、送電側認証用コイル２４の電圧レベルが降下する。すると、送電側認証用コイル２４の電圧レベルが前記閾値を下回り、それに基づいて認証回路２３は適合する携帯機器１０が充電器に載置されたと判定し、送電側回路２１に充電許可信号を出力する。そして、送電側回路２１は、認証回路２３からの充電許可信号の入力に基づいて携帯機器１０に向けての送電を開始するようになっている。これにより、適合しない携帯機器や金属等が充電器２０に載置されても送電が実施されないため、無用な充電動作が防止される。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）受電部としての携帯機器１０には、電力用コイル１３とは別に、回路と接続されない構成の受電側認証用コイル１４が設けられる。一方、送電部としての充電器２０には、受電側認証用コイル１４と対応する送電側認証用コイル２４と、その送電側認証用コイル２４に接続され受電側認証用コイル１４の磁気的作用による送電側認証用コイル２４の電圧変化に基づいて充電器２０の電力用コイル２２による送電を許可する認証回路２３とが設けられる。このように、本実施形態では、携帯機器１０側における適合確認のための構成が受電側認証用コイル１４のみで構成されるため、従来構成のようなコイルに複雑な回路が接続された構成に比べて、携帯機器１０を簡素な構成としつつも、充電器２０に載置された携帯機器１０が適合機器かどうかの判定を行うことが可能となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、充電器２０にて充電可能な適合機器が複数種類（デジタルカメラ、携帯電話、ゲーム機器等）ある場合には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、機器の種類毎に受電側認証用コイル１４の大きさを変更することで機器の種類を判別可能にしてもよい。図２（ａ）（ｂ）に示す例では、適合機器Ａの受電側認証用コイル１４ａ（図２（ａ）参照）と、適合機器Ｂの受電側認証用コイル１４ｂ（図２（ｂ）参照）とでは、巻数と上下幅（図における上下方向の幅）は等しくなっているが、左右幅（図における左右方向の幅）が適合機器Ｂの受電側認証用コイル１４ｂの方が小さくなっている。これにより、適合機器Ｂの受電側認証用コイル１４ｂの磁気抵抗が適合機器Ａの受電側認証用コイル１４ａの磁気抵抗よりも小さくなっている。そのため、充電器２０に適合機器Ａが載置された場合と適合機器Ｂが載置された場合とでは、送電側認証用コイル２４の電圧レベルの降下量が異なり、その電圧降下量の相違によって機種の判別をすることが可能である。そして、その機種判別に基づき送電側回路２１にて機種に応じた電圧を送電することが可能となっている。これによれば、受電側認証用コイル１４ａ，１４ｂの形状を変えるだけの簡単な変更によって機種判別を行うことができる。尚、図２（ａ）（ｂ）に示す例では、コイル幅を機種毎で変更しているが、これ以外に例えば、コイルの巻数等を機種毎に変更してもよい。

・上記実施形態では、受電側認証用コイル１４が回路や素子等と接続されておらず、電気的に開放された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、受電側認証用コイル１４の両端にコンデンサ３０を接続して、その受電側認証用コイル１４とコンデンサ３０とでＬＣ回路を構成してもよい。この構成によれば、送電側認証用コイル２４の磁界によって受電側認証用コイル１４にて生じる交流電圧がＬＣ回路の共振により増幅され、その受電側認証用コイル１４にて生じる磁界の影響によって送電側認証用コイル２４の電圧レベルが変化する。この電圧レベルの変化量は、上記実施形態の場合と比べて大きいため、認証回路２３での適合機器であるかの判定の精度を向上させることが可能である。尚、コンデンサ３０は回路素子であり、図３に示すような受電側認証用コイル１４がコンデンサ３０と接続される構成は、受電側認証用コイル１４が所定の動作を行う回路に接続される構成とは異なるため、このような構成においても携帯機器１０を簡素な構成とすることができる。また、受電側認証用コイル１４にコンデンサ３０を接続する構成以外に、例えば受電側認証用コイル１４の両端に抵抗を接続してもよい。

・上記実施形態では、携帯機器１０と充電器２０との非接触充電システムに適用したが、その他の非接触電力伝送を行う機器に適用してもよい。

１０…送電部としての携帯機器、１３，２２…電力用コイル、１４，１４ａ，１４ｂ…受電側認証用コイル、２０…受電部としての充電器、２３…認証回路、２４…送電側認証用コイル、３０…コンデンサ。

Claims (3)

1. 送電部及び受電部にそれぞれ電力用コイルを備え、前記各電力用コイルを通じて交流電力の送電及び受電を行い、その受電した交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する非接触電力伝送装置であって、
   前記受電部には、前記電力用コイルとは別の受電側認証用コイルが設けられる一方、前記送電部には、前記受電側認証用コイルと対応する送電側認証用コイルと、その認証用コイルに接続され前記受電側認証用コイルの磁気的作用による前記送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて前記送電部の電力用コイルによる送電を許可する認証回路とが設けられ、
   前記受電側認証用コイルが回路に接続されておらず、電気的に開放されていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 送電部及び受電部にそれぞれ電力用コイルを備え、前記各電力用コイルを通じて交流電力の送電及び受電を行い、その受電した交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する非接触電力伝送装置であって、
   前記受電部には、前記電力用コイルとは別の受電側認証用コイルが設けられる一方、前記送電部には、前記受電側認証用コイルと対応する送電側認証用コイルと、その認証用コイルに接続され前記受電側認証用コイルの磁気的作用による前記送電側認証用コイルの電圧変化に基づいて前記送電部の電力用コイルによる送電を許可する認証回路とが設けられ、
   前記受電側認証用コイルの両端がコンデンサと接続され、これら受電側認証用コイルおよびコンデンサがＬＣ回路を構成し、このＬＣ回路が回路に接続されておらず、かつ、前記ＬＣ回路を回路に接続し得るスイッチが存在していないことを特徴とする非接触電力伝送装置。
3. 請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置において、
   前記送電部は、複数種類の受電部に送電可能に構成され、
   前記各受電部の受電側認証用コイルは、前記受電部の種類毎に異なる形状とされたことを特徴とする非接触電力伝送装置。

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