JP5804303B2 - Power transmission equipment - Google Patents
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Description
この発明は、送電装置に関し、特に送電装置から受電装置に対して無線で電力を伝送する、送電装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device, and more particularly to a power transmission device that wirelessly transmits power from a power transmission device to a power reception device.
ワイヤレス電力伝送方式としては、たとえば特許文献1のように、磁界結合を利用して送電ユニット側の一次コイルから負荷ユニット側の二次コイルに電力を伝送する方式が一般的である。また、たとえば特許文献1〜3のように静電界を利用して送電ユニット側の結合用電極から負荷ユニット側の結合用電極に電力を伝送する方式(電界結合方式)が知られている。
As a wireless power transmission method, for example, as in
しかし、磁界結合方式では、コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルの高い位置精度が要求され、かつコイルの小型化が難しい。 However, in the magnetic field coupling method, since the magnitude of the magnetic flux passing through the coil greatly affects the electromotive force, high positional accuracy of the primary coil and the secondary coil is required, and it is difficult to reduce the size of the coil.
また、電界結合方式では、結合用電極間の静電界を利用することから、各結合用電極の位置精度を緩和することができ、また結合用電極を小型化できるという利点があるものの、磁界結合方式とは全く異なる原理が採用されるため、1つの送電装置でいずれの方式にも対応しようとすると、回路構成の複雑化を引き起こすおそれがある。 In addition, the electric field coupling method uses an electrostatic field between the coupling electrodes, so that the positional accuracy of each coupling electrode can be relaxed and the coupling electrode can be downsized. Since a principle completely different from the method is adopted, if one power transmission device is adapted to any method, the circuit configuration may be complicated.
それゆえに、この発明の主たる目的は、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応できる、送電装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a power transmission device that can cope with both the magnetic field coupling method and the electric field coupling method while suppressing the complexity of the circuit configuration.
この発明に従う送電装置(10:実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、交流電源(12~14)に接続された低圧側巻線(L1)、低圧側巻線と協働して昇圧トランス(16)をなす高圧側巻線(L2)、高圧側巻線の一方端に接続された一方端を有して磁界結合方式の電力伝送を行うコイル(L3)、高圧側巻線の一方端に接続された第1電極(E5)、第1電極と協働して電界結合方式の電力伝送を行う第2電極(E1~E4, E11)、コイルの他方端および第2電極を高圧側巻線の他方端に選択的に接続する第1スイッチ(SW1)、および交流電源よりも出力側のインピーダンスに基づいて、または、受電装置の有する仕様情報に基づいて、受電装置の電力伝送方式を識別して第1スイッチの接続態様を制御する制御手段(S1, S11~S15, S37~S41, S47)を備える。 A power transmission device according to the present invention (10: reference numeral corresponding to the embodiment; the same applies hereinafter) is a voltage booster in cooperation with a low voltage side winding (L1) connected to an AC power source (12 to 14) and a low voltage side coil. High-voltage side winding (L2) forming the transformer (16), one end connected to one end of the high-voltage side winding, a coil (L3) for performing magnetic field coupling type power transmission, one of the high-voltage side winding The first electrode (E5) connected to the end, the second electrode (E1 to E4, E11) that performs electric field coupling type power transmission in cooperation with the first electrode, the other end of the coil and the second electrode on the high voltage side Based on the first switch (SW1) selectively connected to the other end of the winding and the impedance on the output side of the AC power supply, or based on the specification information of the power receiving device, the power transmission method of the power receiving device Control means (S1, S11 to S15, S37 to S41, S47) for identifying and controlling the connection mode of the first switch is provided.
好ましくは、制御手段は、受電装置の電力伝送方式が磁界結合方式であるときコイルの他方端の選択を第1スイッチに要求する第1要求手段(S13~S15, S39~S41)、および受電装置の電力伝送方式が電界結合方式であるとき第2電極の選択を第1スイッチに要求する第2要求手段(S1, S13, S39, S47)を含む。 Preferably, the control means includes first request means (S13 to S15, S39 to S41) for requesting the first switch to select the other end of the coil when the power transmission method of the power receiving device is a magnetic field coupling method, and the power receiving device. When the power transmission method is the electric field coupling method, second request means (S1, S13, S39, S47) for requesting the first switch to select the second electrode is included.
好ましくは、第1電極および第2電極はそれぞれ大型電極および小型電極に相当する。 Preferably, the first electrode and the second electrode correspond to a large electrode and a small electrode, respectively.
好ましくは、第2電極は複数の部分電極(E1~E4)を含み、複数の部分電極を第1スイッチに選択的に接続する第2スイッチ(24)がさらに備えられる。 Preferably, the second electrode includes a plurality of partial electrodes (E1 to E4), and further includes a second switch (24) for selectively connecting the plurality of partial electrodes to the first switch.
好ましくは、受電装置の電力伝送方式に適合するように昇圧トランスの変圧比を調整する調整手段(S19, S23, S45, S51)がさらに備えられる。 Preferably, adjustment means (S19, S23, S45, S51) for adjusting the transformation ratio of the step-up transformer so as to conform to the power transmission method of the power receiving apparatus is further provided.
好ましくは、受電装置の位置を検知する検知手段(S3~S9, S35)、受電装置の受電方式が磁界結合方式であるときコイルを検知手段によって検知された位置に移動させる第1移動手段(S17, S43)、および受電装置の受電方式が電界結合方式であるとき第2電極を検知手段によって検知された位置に移動させる第2移動手段(S21, S49)がさらに備えられる。 Preferably, detecting means (S3 to S9, S35) for detecting the position of the power receiving device, and first moving means (S17) for moving the coil to the position detected by the detecting means when the power receiving method of the power receiving device is a magnetic field coupling method. , S43), and second moving means (S21, S49) for moving the second electrode to the position detected by the detecting means when the power receiving method of the power receiving device is the electric field coupling method.
高圧側巻線の他方端は第1スイッチによってコイルの他方端および第2電極のいずれか一方に接続されるところ、第1スイッチの接続態様は筐体の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。 The other end of the high-voltage side winding is connected to one of the other end of the coil and the second electrode by the first switch, and the connection mode of the first switch is the power receiving device placed on the placement surface of the housing The power transmission method is identified and controlled.
これによって、第1電極は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。第1電極をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。 Accordingly, the first electrode functions as a ground electrode when the magnetic field coupling method is selected, and functions as a part of the power transmission electrode when the electric field coupling method is selected. By sharing the first electrode in this way, it is possible to cope with both the magnetic field coupling method and the electric field coupling method while suppressing the complexity of the circuit configuration.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図1を参照して、この実施例の電力伝送システムは、磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応する送電装置10と、磁界結合方式に対応する受電装置40および電界結合方式に対応する受電装置60とを備える。送電装置10は、図2(A)〜図2(B)に示す直方体状の筐体HS1を有する。ここで、筐体HS1の一方主面および他方主面がそれぞれ上面および下面に相当し、受電装置40および60は筐体HS1の一方主面に択一的に載置される。送電装置10は、受電装置40が載置されたとき磁界結合方式で電力を受電装置40に伝送する一方、受電装置60が載置されたとき電界結合方式で電力を受電装置60に伝送する。
Referring to FIG. 1, the power transmission system of this embodiment includes a
送電装置10において、制御回路14はPWM信号を駆動回路12に与える。駆動回路12は、直流電源Vccから供給された直流電圧を制御回路14から与えられたPWM信号に従って交流電圧に変換する。変換された交流電圧の周波数はPWM信号の周波数と一致し、変換された交流電圧のレベルはPWM信号のデューティ比に依存する。
In the
変換された交流電圧は昇圧トランス16を形成する一次巻線L1に印加され、昇圧トランス16を形成する二次巻線L2には変圧比に応じて異なる電圧まで昇圧された交流電圧が励起される。二次巻線L2の一方端は、コイルユニット20に設けられた磁界結合用の誘導コイルL3の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極(大型電極)E5と接続される。また、二次巻線L2の他方端は、スイッチSW1を形成する共通端子T1と接続される。スイッチSW1を形成する分岐端子T2およびT3はそれぞれ、誘導コイルL3の他方端およびスイッチ群24と接続される。
The converted AC voltage is applied to the primary winding L1 forming the step-up
なお、ここでスイッチSW1は、二次巻線L2の他方端を、誘導コイルL3の他方端およびスイッチ群24のいずれかに切り替えているが、二次巻線L2の一方端を、誘導コイルL3の一方端およびパッシブ電極E5のいずれかに切り替えてもよい。
Here, the switch SW1 switches the other end of the secondary winding L2 to either the other end of the induction coil L3 or the
スイッチ群24はスイッチSW11〜SW14を有し、電極ユニット22はアクティブ電極(小型電極)E1〜E4を有する。分岐端子T3は、スイッチSW11を介してアクティブ電極E1と接続され、スイッチSW12を介してアクティブ電極E2と接続され、スイッチSW13を介してアクティブ電極E3と接続され、そしてスイッチSW14を介してアクティブ電極E4と接続される。
The
スイッチSW1を形成する共通端子T1は、受電装置40が筐体HS1に載置されたとき分岐端子T2と接続される一方、受電装置60が筐体HS1に載置されたとき分岐端子T3と接続される。
The common terminal T1 forming the switch SW1 is connected to the branch terminal T2 when the
また、スイッチSW11〜SW14は、受電装置60が筐体HS1に載置されたときに択一的にオンされる。具体的には、受電装置60の載置位置がアクティブ電極E1の近傍であればスイッチSW11がオンされ、受電装置60の載置位置がアクティブ電極E2の近傍であればスイッチSW12がオンされる。また、受電装置60の載置位置がアクティブ電極E3の近傍であればスイッチSW13がオンされ、受電装置60の載置位置がアクティブ電極E4の近傍であればスイッチSW14がオンされる。
The switches SW11 to SW14 are alternatively turned on when the
なお、筐体HS1への受電装置40または60の載置を検出する段階では、スイッチSW1を形成する共通端子T1は分岐端子T3と接続され、スイッチSW11〜SW14は循環的かつ択一的にオンされる。受電装置40または60が筐体HS1に載置されると、駆動回路12よりも出力側のインピーダンスが増大し、かつインピーダンス値は受電装置40が載置されるときと受電装置60が載置されるときとで相違する。スイッチSW1およびスイッチ群24の設定は、このようなインピーダンスを参照して調整される。
At the stage of detecting the placement of the
図2(A)〜図2(B)から分かるように、アクティブ電極E1〜E4およびパッシブ電極E5はいずれも矩形の板状に形成され、筐体HS1に収められる。また、誘導コイルL3は円盤状に形成され、これもまた筐体HS1に収められる。 As can be seen from FIGS. 2A to 2B, each of the active electrodes E1 to E4 and the passive electrode E5 is formed in a rectangular plate shape and is housed in the housing HS1. Moreover, the induction coil L3 is formed in a disk shape, and this is also housed in the housing HS1.
ここで、アクティブ電極E1〜E4の主面の面積は互いに共通し、かつパッシブ電極E5の主面の面積よりも格段に小さい。また、パッシブ電極E5の主面の面積は、筐体HS1の主面の面積よりも僅かに小さい。さらに、誘導コイルL3の主面をなす円の直径は、アクティブ電極E1〜E4の各々の主面をなす矩形の短辺よりも僅かに小さい。 Here, the areas of the main surfaces of the active electrodes E1 to E4 are common to each other and are significantly smaller than the area of the main surface of the passive electrode E5. Further, the area of the main surface of the passive electrode E5 is slightly smaller than the area of the main surface of the housing HS1. Further, the diameter of the circle forming the main surface of the induction coil L3 is slightly smaller than the short side of the rectangle forming the main surface of each of the active electrodes E1 to E4.
ここで、アクティブ電極・パッシブ電極の面積は同じでもよい。 Here, the areas of the active electrode and the passive electrode may be the same.
なお、アクティブ電極の面積がパッシブ電極より小さい場合、スイッチSW1をアクティブ電極側に設ける(二次巻線L2の他方端を、誘導コイルL3の他方端およびスイッチ群24のいずれかに切り替える)ほうが、パッシブ電極側に設ける(二次巻線L2の一方端を、誘導コイルL3の一方端およびパッシブ電極E5のいずれかに切り替える)ことと比べて、アクティブ電極の高電界が誘導コイルL3に影響を与えにくいので好ましい。 If the area of the active electrode is smaller than the passive electrode, the switch SW1 is provided on the active electrode side (the other end of the secondary winding L2 is switched to either the other end of the induction coil L3 or the switch group 24). Compared with providing on the passive electrode side (switching one end of the secondary winding L2 to one end of the induction coil L3 or one of the passive electrodes E5), the high electric field of the active electrode affects the induction coil L3. It is preferable because it is difficult.
パッシブ電極E5は、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で、筐体HS1の高さ方向におけるほぼ中央に設けられる。また、アクティブ電極E1〜E4は、各々の一方主面が上を向きかつ各々の他方主面が下を向く姿勢で、パッシブ電極E5の上側に設けられる。上方から眺めたとき、アクティブ電極E1〜E4は、マトリクス状に配置される。 The passive electrode E5 is provided at substantially the center in the height direction of the housing HS1 with the one main surface facing upward and the other main surface facing downward. The active electrodes E1 to E4 are provided on the upper side of the passive electrode E5 in such a posture that each one main surface faces upward and each other main surface faces downward. When viewed from above, the active electrodes E1 to E4 are arranged in a matrix.
さらに、誘導コイルL3は、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で、パッシブ電極E5の上側に設けられる。誘導コイルL3の一方主面から筐体HS1の一方主面までの距離は、アクティブ電極E1〜E4の各々の一方主面から筐体HS1の一方主面までの距離よりも小さい。同様に、誘導コイルL3の他方主面から筐体HS1の一方主面までの距離も、アクティブ電極E1〜E4の各々の一方主面から筐体HS1の一方主面までの距離よりも小さい。 Further, the induction coil L3 is provided on the upper side of the passive electrode E5 in a posture in which one main surface faces upward and the other main surface faces downward. The distance from one main surface of induction coil L3 to one main surface of housing HS1 is smaller than the distance from one main surface of each of active electrodes E1 to E4 to one main surface of housing HS1. Similarly, the distance from the other main surface of induction coil L3 to one main surface of housing HS1 is also smaller than the distance from one main surface of each of active electrodes E1 to E4 to one main surface of housing HS1.
図1に示すXYテーブル18は、誘導コイルL3の一方主面が常に上を向く姿勢でコイルユニット20を左右方向(=水平方向)に移動させ、アクティブ電極E1〜E4の一方主面が常に上を向く姿勢で電極ユニット22を左右方向に移動させる。磁界結合方式を採用する受電装置40が図3に示す位置に載置されたとき、誘導コイルL3が受電装置40の下部に配置されるように、コイルユニット20がXYテーブル18によって移動される。これに対して、電界結合方式を採用する受電装置60が図4に示す位置に載置されたときは、アクティブ電極E1〜E4のいずれか1つが受電装置40の下部に配置されるように、電極ユニット24がXYテーブル18によって移動される。
The XY table 18 shown in FIG. 1 moves the
なお、駆動回路12,制御回路14,昇圧トランス16,スイッチSW1およびスイッチ群24は、送電モジュールTM1に内蔵される。
The
図1に戻って、受電装置40には、磁界結合用の誘導コイルL4が設けられる。誘導コイルL4の一方端および他方端はそれぞれ、二次巻線L6とともに降圧トランス42を形成する一次巻線L5の一方端および他方端と接続される。したがって、送電装置10の誘導コイルL3に交流電圧が印加されると、これに対応する交流電圧が誘導コイルL4に励起され、さらに降圧トランス42の降圧比に応じた電圧を示す交流電圧が二次コイルL6に励起される。
Returning to FIG. 1, the
整流平滑回路44は、二次コイルL6に励起された交流電圧に整流平滑を施す。DC−DCコンバータ46は、これによって生成された直流電圧のレベルを調整し、調整後のレベルを有する直流電圧を受電装置40と一体化されたモバイル機器50に供給する。
The rectifying / smoothing
受電装置60には、電界結合用のアクティブ電極E6およびパッシブ電極E7が設けられる。アクティブ電極E6およびパッシブ電極E7はそれぞれ、二次巻線L8とともに降圧トランス62を形成する一次巻線L7の一方端および他方端と接続される。
The
したがって、送電装置10に設けられたアクティブ電極E1〜E4のいずれか1つおよびパッシブ電極E5に交流電圧が印加されると、これに対応する交流電圧がアクティブ電極E6およびパッシブ電極E7に励起され、さらに降圧トランス62の降圧比に応じた電圧を示す交流電圧が二次コイルL8に励起される。
Therefore, when an AC voltage is applied to any one of the active electrodes E1 to E4 and the passive electrode E5 provided in the
整流平滑回路64は、二次コイルL8に励起された交流電圧に整流平滑を施す。DC−DCコンバータ66は、これによって生成された直流電圧のレベルを調整し、調整後のレベルを有する直流電圧を受電装置60と一体化されたモバイル機器70に供給する。
The rectifying / smoothing
制御回路14は、受電装置40および60に対して択一的に電力を伝送するべく、図5に示すフロー図に従う処理を実行する。
The
まずステップS1で、電力伝送方式を電界結合方式に設定するべくスイッチSW1の共通端子T1を分岐端子T3に接続する。ステップS3ではアクティブ電極E1を有効化するべくスイッチSW11をオンし、ステップS5では駆動回路12よりも出力側のインピーダンスを測定する。
First, in step S1, the common terminal T1 of the switch SW1 is connected to the branch terminal T3 in order to set the power transmission method to the electric field coupling method. In step S3, the switch SW11 is turned on to validate the active electrode E1, and in step S5, the impedance on the output side of the
ステップS7では、有効化されたアクティブ電極E1の近傍に受電装置40または60が載置されたか否かを測定されたインピーダンスに基づいて判別する。判別結果がNOであればステップS9で他のアクティブ電極を代替的に有効化しその後にステップS3に戻る。したがって、ステップS7の判別結果がNOを維持する限り、有効化されるアクティブ電極は、“E1”→“E2”→“E3”→“E4”→“E1”→…の順序で循環的に切り換えられる。
In step S7, it is determined based on the measured impedance whether or not the
ステップS7の判別結果がYESであれば、筐体HS1に載置された受電装置が採用する電力伝送方式が磁界結合方式および電界結合方式のいずれであるかをステップS11〜S13で判別する。判別にあたっては、ステップS5で測定されたインピーダンスが参照される。 If the determination result in step S7 is YES, it is determined in steps S11 to S13 whether the power transmission method employed by the power receiving device mounted on the housing HS1 is the magnetic field coupling method or the electric field coupling method. In the determination, the impedance measured in step S5 is referred to.
筐体HS1に載置された受電装置が磁界結合方式を採用する受電装置40であれば、ステップS13からステップS15に進み、電力伝送方式を磁界結合方式に設定する。具体的には、スイッチSW1の共通端子T1を分岐端子T2に接続する。ステップS17では、XYテーブル18を制御してコイルユニット20を受電装置40の下部に移動させる。コイルユニット20つまり誘導コイルL3は、受電装置40に設けられた誘導コイルL4と対向する位置に配置される。
If the power receiving device mounted on the housing HS1 is the
ステップS19では昇圧トランス18の昇圧比を磁界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、1次巻線または2次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップS19の処理が完了すると、受電装置40への送電を開始するべく、PWM信号を駆動回路12に与える。
In step S19, the step-up ratio of the step-up
これに対して、筐体HS1に載置された受電装置が電界結合方式を採用する受電装置60であれば、ステップS21に進み、XYテーブル18を制御して電極ユニット22を受電装置60の下部に移動させる。電極ユニット22は、有効化されたアクティブ電極が受電装置60のアクティブ電極E6と対向する位置に配置される。ステップS23では昇圧トランス18の昇圧比を電界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、1次巻線または2次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップS23の処理が完了すると、受電装置60への送電を開始するべく、PWM信号を駆動回路12に与える。
On the other hand, if the power receiving device mounted on the housing HS1 is the
以上の説明から分かるように、昇圧トランス16をなす一次巻線L1は、交流電圧を発生する駆動回路12と接続される。昇圧トランス16をなす二次巻線L2の一方端は、磁界結合用の誘導コイルL3の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極E5と接続される。アクティブ電極E1〜E4は、パッシブ電極E5と協働して電界結合方式の電力伝送を実現する。昇圧トランス16をなす二次巻線L2の他方端は、スイッチSW1を介して誘導コイルL3およびアクティブ電極E1〜E4と接続される。制御回路14は、筐体HS1の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別してスイッチSW1の接続態様を制御する(S1, S11~S15)。
As can be seen from the above description, the primary winding L1 forming the step-up
ここで、昇圧トランス18の昇圧比は調整することなく固定でもよい。
Here, the step-up ratio of the step-up
このように、二次巻線L2の他方端は、スイッチSW1によって誘導コイルL3の他方端およびパッシブ電極E5のいずれか一方に接続されるところ、スイッチSW1の接続態様は受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。 In this way, the other end of the secondary winding L2 is connected to either the other end of the induction coil L3 or the passive electrode E5 by the switch SW1, and the connection mode of the switch SW1 is based on the power transmission method of the power receiving device. Identify and control.
これによって、パッシブ電極E5は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。パッシブ電極E5をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。 Accordingly, the passive electrode E5 functions as a ground electrode when the magnetic field coupling method is selected, and functions as a part of the power transmission electrode when the electric field coupling method is selected. By sharing the passive electrode E5 in this way, it is possible to cope with both the magnetic field coupling method and the electric field coupling method while suppressing the complexity of the circuit configuration.
図6を参照して、他の実施例の電力伝送システムは、送電装置10の構成の一部が図1に示す送電装置10と相違し、制御回路14が図6に示すフロー図に代えて図10に示すフロー図に従う処理を実行する点を除き、上述の実施例と同様であるため、同様の構成に関する重複した説明は極力省略する。
Referring to FIG. 6, in a power transmission system according to another embodiment, a part of the configuration of
図6によれば、スイッチ群24が省略され、単一のアクティブ電極E11を有する電極ユニット22が電極ユニット26に置換される。スイッチSW1の分岐端子T3は、アクティブ電極E11と直接的に接続される。
According to FIG. 6, the
図7(A)および図7(B)をさらに参照して、位置センサ28は、筐体HS1の上面の裏側にマトリクス状に設けられた複数のセンサ素子PS1〜PS21を有する。受電装置40または60が筐体HS1のどの位置に載置されたかは、複数のセンサ素子PS1〜PS21に基づいて検出される。
With further reference to FIGS. 7A and 7B, the
アンテナ30は、モバイル機器50または70と通信するためのアンテナに相当する。受電装置40が採用する電力伝送方式はモバイル機器50によって認識され、受電装置60が採用する電力伝送方式はモバイル機器70によって認識される。認識された電力伝送方式は、モバイル機器50または70から送電装置10に転送され、アンテナ30および通信回路32を介して制御回路14に与えられる。
The
図7(A)〜図7(B)から分かるように、アクティブ電極E11は、上述したアクティブ電極E1〜E4の1つと同様の形状およびサイズを有し、その一方主面が上を向きかつ他方主面が下を向く姿勢で筐体HS1に収められる。ただし、アクティブ電極E11は、誘導コイルL3と同じ高さに配置される。なお、送電モジュールTM1には、通信回路32が追加的に内蔵される。
As can be seen from FIGS. 7A to 7B, the active electrode E11 has the same shape and size as one of the active electrodes E1 to E4 described above, with one main surface facing upward and the other. The main surface is housed in the housing HS1 with the posture facing downward. However, the active electrode E11 is disposed at the same height as the induction coil L3. The power transmission module TM1 additionally includes a
磁界結合方式を採用する受電装置40が図8に示す位置に載置されたとき、誘導コイルL3が受電装置40の下部に配置されるように、コイルユニット20がXYテーブル18によって移動される。これに対して、電界結合方式を採用する受電装置60が図9に示す位置に載置されたときは、アクティブ電極E11が受電装置40の下部に配置されるように、電極ユニット26がXYテーブル18によって移動される。
When the
受電装置40または60への電力伝送は、図10に示すフロー図に従って実行される。ステップS31では、周辺に存在するモバイル機器との間でID認証を実行する。ステップS33では認証に成功したか否かを判別し、判別結果がNOであればステップS31〜S33の処理を繰り返す。判別結果がNOからYESに更新されるとステップS35に進み、認証された受電装置の載置位置を位置センサ28の出力に基づいて検出する。位置検出が完了すると、筐体HS1に載置された受電装置が採用する電力伝送方式が磁界結合方式および電界結合方式のいずれであるかをステップS39〜S41で判別する。判別にあたっては、ID認証の際にモバイル機器50または70から取得した仕様情報が参照される。
The power transmission to the
筐体HS1に載置された受電装置が磁界結合方式を採用する受電装置40であれば、ステップS41からステップS43に進み、電力伝送方式を磁界結合方式に設定する。具体的には、スイッチSW1の共通端子T1を分岐端子T2に接続する。ステップS45では、XYテーブル18を制御してコイルユニット20を受電装置40の下部に移動させる。コイルユニット20つまり誘導コイルL3は、受電装置40に設けられた誘導コイルL4と対向する位置に配置される。ステップS47では昇圧トランス18の昇圧比を磁界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、1次巻線または2次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップS47の処理が完了すると、受電装置40への送電を開始するべく、PWM信号を駆動回路12に与える。
If the power receiving device mounted on the housing HS1 is the
これに対して、筐体HS1に載置された受電装置が電界結合方式を採用する受電装置60であれば、ステップS41からステップS49に進み、電力伝送方式を電界結合方式に設定する。具体的には、スイッチSW1の共通端子T1を分岐端子T3に接続する。ステップS51では、XYテーブル18を制御して電極ユニット26を受電装置60の下部に移動させる。電極ユニット22つまりアクティブ電極E11は、受電装置60に設けられたアクティブ電極E6と対向する位置に配置される。ステップS53では昇圧トランス18の昇圧比を電界結合用の比率に調整する。具体的には、昇圧トランスを巻線型トランスで構成する場合は、1次巻線または2次巻線に複数の中点タップを設け、巻数比を切り換える方式や、圧電トランスを用いて、トランスに印加する交流電圧の周波数を変化させて昇圧比を調整する方式などが考えられる。ステップS53の処理が完了すると、受電装置60への送電を開始するべく、PWM信号を駆動回路12に与える。
On the other hand, if the power receiving device mounted on the housing HS1 is the
この実施例においても、昇圧トランス16をなす一次巻線L1は、交流電圧を発生する駆動回路12と接続される。昇圧トランス16をなす二次巻線L2の一方端は、磁界結合用の誘導コイルL3の一方端と接続され、さらに電界結合用のパッシブ電極E5と接続される。アクティブ電極E11は、パッシブ電極E5と協働して電界結合方式の電力伝送を実現する。昇圧トランス16をなす二次巻線L2の他方端は、スイッチSW1を介して誘導コイルL3およびアクティブ電極E11と接続される。制御回路14は、筐体HS1の載置面に載置された受電装置の電力伝送方式を識別してスイッチSW1の接続態様を制御する(S37~S41, S47)。
Also in this embodiment, the primary winding L1 forming the step-up
このように、二次巻線L2の他方端は、スイッチSW1によって誘導コイルL3の他方端およびパッシブ電極E11のいずれか一方に接続されるところ、スイッチSW1の接続態様は受電装置の電力伝送方式を識別して制御される。 Thus, the other end of the secondary winding L2 is connected to either the other end of the induction coil L3 or the passive electrode E11 by the switch SW1, and the connection mode of the switch SW1 is based on the power transmission method of the power receiving device. Identify and control.
これによって、パッシブ電極E5は、磁界結合方式が選択されたときグランド電極として機能する一方、電界結合方式が選択されたとき電力伝送用の電極の一部として機能する。パッシブ電極E5をこうして共用することで、回路構成の複雑化を抑制しつつ磁界結合方式および電界結合方式の両方に対応することができる。 Accordingly, the passive electrode E5 functions as a ground electrode when the magnetic field coupling method is selected, and functions as a part of the power transmission electrode when the electric field coupling method is selected. By sharing the passive electrode E5 in this way, it is possible to cope with both the magnetic field coupling method and the electric field coupling method while suppressing the complexity of the circuit configuration.
10 …送電装置
14 …制御回路
16 …昇圧トランス
18 …XYテーブル
20 …コイルユニット
22,26 …電極ユニット
28 …位置センサ
30 …アンテナDESCRIPTION OF
Claims (6)
前記低圧側巻線と協働して昇圧トランスをなす高圧側巻線、
前記高圧側巻線の一方端に接続された一方端を有して磁界結合方式の電力伝送を行うコイル、
前記高圧側巻線の前記一方端に接続された第1電極、
前記第1電極と協働して電界結合方式の電力伝送を行う第2電極、
前記コイルの他方端および前記第2電極のうち、一方を前記高圧側巻線の他方端に選択的に接続する第1スイッチ、および
前記交流電源よりも出力側のインピーダンスに基づいて、または、受電装置の有する仕様情報に基づいて、前記受電装置の電力伝送方式を識別して前記第1スイッチの接続態様を制御する制御手段を備える、送電装置。 Low voltage side winding connected to AC power supply,
A high-voltage side winding that forms a step-up transformer in cooperation with the low-voltage side winding;
A coil that has one end connected to one end of the high-voltage side winding and performs magnetic field coupling type power transmission;
A first electrode connected to the one end of the high-voltage side winding;
A second electrode that performs electric field coupling type power transmission in cooperation with the first electrode;
A first switch that selectively connects one of the other end of the coil and the second electrode to the other end of the high-voltage side winding; and
Control means for controlling the connection mode of the first switch by identifying the power transmission method of the power receiving device based on the impedance on the output side of the AC power supply or based on the specification information of the power receiving device. , Power transmission equipment.
前記複数の部分電極を前記第1スイッチに選択的に接続する第2スイッチをさらに備える、請求項1ないし3のいずれかに記載の送電装置。The second electrode includes a plurality of partial electrodes,
4. The power transmission device according to claim 1, further comprising a second switch that selectively connects the plurality of partial electrodes to the first switch. 5.
前記受電装置の受電方式が磁界結合方式であるとき前記コイルを前記検知手段によって検知された位置に移動させる第1移動手段、および
前記受電装置の受電方式が電界結合方式であるとき前記第2電極を前記検知手段によって検知された位置に移動させる第2移動手段をさらに備える、請求項1ないし5のいずれかに記載の送電装置。Detecting means for detecting the position of the power receiving device;
First moving means for moving the coil to a position detected by the detecting means when the power receiving system of the power receiving apparatus is a magnetic field coupling system; and the second electrode when the power receiving system of the power receiving apparatus is an electric field coupling system The power transmission device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a second moving unit that moves a position to a position detected by the detecting unit.
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