JP5874043B2 - 非接触給電装置における1次コイルの励磁方法及び非接触給電装置 - Google Patents
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Description
電磁誘導方式よる非接触給電システムおいて、非接触給電装置は、非接触給電する電気機器を載置する載置面と平行に複数の1次コイルが配置されている。一方、非接触給電装置から非接触給電を受ける電気機器には受電装置が設けられ、その受電装置には2次コイルが設けられている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、給電用の各1次コイルの励磁周波数のバラツキを抑え、給電効率を向上させることができる非接触給電装置における1次コイルの励磁方法及び非接触給電装置を提供することにある。
以下、本発明の非接触給電装置に具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1は、非接触給電装置(以下、単に給電装置という)1とその給電装置1から非接触給電される電気機器(以下、単に機器という)Eの全体斜視図を示す。
(機器E)
まず、機器Eについて説明する。図3において、機器Eは、給電装置1から2次電力を受電する受電装置としての受電回路20を有している。受電回路20は、図4に示すように、整流平滑回路部21、DC/DCコンバータ回路22、データ生成回路部23及び送信回路部24を有している。
データ生成回路部23は、機器認証信号ID及び励磁要求信号RQを生成し送信回路部24に出力する回路である。機器認証信号IDは、給電装置1に対して該給電装置1にて給電を受けられる機器Eである旨の認証信号である。励磁要求信号RQは、給電装置1に対して給電を要求する要求信号である。
図3において、給電装置1は、各組G1〜G4の各1次コイルL1a〜L1dに対する給電ユニット回路M、各組毎のユニット制御部8a〜8d、及び、クロック信号生成回路28を有している。
受信回路部31は、信号受信アンテナ7と接続されている。受信回路部31は、載置面6に載置された機器Eの信号送信アンテナ9から送信された送信信号が信号受信アンテナ7を介して受信される。受信回路部31は受信した送信信号を信号抽出回路部32に出力する。
電源回路部35は、整流回路及びDC/DCコンバータ回路を有し、外部電源38(図3参照)から電源電圧VEを入力して整流回路にて整流する。電源回路部35は、整流した直流電圧をDC/DCコンバータ回路にて所望の電圧に変換した後、その直流電圧を駆動電源として制御回路部36に出力する。
また、2個以上の給電を要求している機器Eが給電装置1の載置面6に載置される場合がある。
そして、制御回路部36は、載置された2個以上の機器Eの直下に位置し許可信号ENを出力してきた各給電ユニット回路Mに対して、個々に同期信号PS1,PS2を出力する。従って、各機器Eに対応した給電ユニット回路Mがそれぞれの1次コイルL1を励磁して、各機器Eに対して個々に給電を行うことになる。
今、図示しない電源スイッチがオンされて、給電装置1に電源が供給されると、外部電源38から、給電装置1のクロック信号生成回路28及び各組G1〜G4のユニット制御部8a〜8dに電源電圧VEが供給される。
一方、ユニット制御部8a〜8dは、ユニット制御部8a〜8dの電源回路部35が外部電源38からの電源電圧VEをそれぞれ入力する。そして、ユニット制御部8a〜8dの各電源回路部35は、所望の直流電圧に変換した後、駆動電源として当該ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36に出力するとともに、当該ユニット制御部8a〜8dが制御する各給電ユニット回路Mに出力する。
このとき、各ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36は、共通のクロック信号CLKに同期して同期信号PS1、PS2が生成されるため、各ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36が生成する同期信号PS1、PS2の周期は同じとなる。
そして、同じ励磁周波数で各組G1〜G4の1次コイルL1a〜L1dが連続励磁されると、機器Eは、給電装置1から非接触給電を受け、その2次電力にて負荷Zを駆動させる。
(1)本実施形態では、給電装置1に複数の1次コイルL1を配置した給電装置1において、その複数の1次コイルを、第1〜第4組G1〜G4にグループ分けした。そして、各組G1〜G4毎に、その組に属する1次コイルL1a〜L1dに対応して設けられた給電ユニット回路Mを統括制御するユニット制御部8a〜8dを1個ずつ設けた。
その結果、1次コイルL1a〜L1dの励磁周波数のバラツキに起因する2次コイルL2に給電される2次電力のバラツキが低減され安定した2次電力の供給を実現することができる。
さらに、本実施形態では、4個の1次コイルL1を1つの組としたが、4個に限定されるものではなく、4個以外の数を1つの組として実施してもよい。この場合、1つの組に対して1次コイルL1の数が多いほど効果が大きい。このとき、組数も多いほど、より効果が大きい。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図7に従って説明する。
図7において、第1組G1のユニット制御部8aの制御回路部36は、第1実施形態のクロック信号生成回路28に備えた発振回路と同様な発振回路を有している。その発振回路は、外部電源38から電源電圧VEを入力してその発振回路が発振し、その発振信号に基づいて、クロック信号CLKを生成する。そして、生成したクロック信号CLKに基づいて自身のユニット制御部8aにおける同期信号PS1、PS2を生成する。
なお、本実施形態では、クロック信号CLKを第1組G1のユニット制御部8aにて生成したが、これに限定されず、他のユニット制御部8b〜8dの制御回路部36のいずれか1つでクロック信号を生成するようにしてもよい。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図8に従って説明する。
図8において、各組G1〜G4のユニット制御部8a〜8dに設けた制御回路部36は、第2実施形態のユニット制御部8aの制御回路部36と同様に、外部電源38から電源電圧VEを入力する。そして、各ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36は、それぞれ図10(a)(d)(g)(j)に示すような、クロック信号CLKa〜CLKdを生成する。そして、各ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36は、それぞれのクロック信号CLKa〜CLKdに基づいて、図10(b)(e)(h)(k)に示すような、一方の同期信号PS1a〜PS1dをそれぞれ生成する。また、各ユニット制御部8a〜8dの制御回路部36は、上記実施形態と同様に、それぞれ一方の同期信号PS1a〜PS1dに基づいて、図10(c)(f)(i)(l)に示すような、他方の同期信号PS2a〜PS2dを生成する。
本実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果を奏する。
尚、各実施形態において、給電ユニット回路M中に設けた励磁駆動回路部33を、2個のスイッチングトランジスタからなるハーフブリッジ回路で構成したが、これに限定されるものではなく、4個のスイッチングトランジスタからなるフルブリッジ回路で構成し、実施してもよい。
また、給電装置1の1次コイルL1毎に設けた信号受信アンテナ7を省略し、それぞれ1次コイルL1で信号受信アンテナ7を兼用し、機器Eは上記実施形態のまま実施してもよい。
Claims (6)
- 複数の1次コイルを備えるとともに、同期信号が入力され、その同期信号に基づく周波数で1次コイルを励磁駆動させる給電ユニット回路を前記1次コイル毎に設け、受電装置に対して、電磁誘導現象を利用して給電を行う非接触給電装置における1次コイルの励磁方法であって、
前記複数の1次コイルが複数の組にグループ分けされ、前記各組毎にユニット制御部が備えられ、前記各ユニット制御部が、前記各組毎に、その組に属する各1次コイルの給電ユニット回路に対して個別に、各組共、互いに同じ周波数の前記同期信号をそれぞれ同時に出力して、前記各複数の組の各1次コイルが同じ周波数で同時に励磁駆動されるようにしたことを特徴とする非接触給電装置における1次コイルの励磁方法。 - 複数の1次コイルを備えるとともに、同期信号が入力され、その同期信号に基づく周波数で1次コイルを励磁駆動させる給電ユニット回路を前記1次コイル毎に設け、受電装置に対して、電磁誘導現象を利用して給電を行う非接触給電装置であって、
前記複数の1次コイルが複数の組にグループ分けされ、前記各組毎に、その組に属する各1次コイルの給電ユニット回路に対して、各組共、互いに同じ周波数の前記同期信号を生成し、それぞれ同時に出力して、前記各複数の組の各1次コイルが同じ周波数で同時に励磁駆動されるようにするユニット制御部を1つずつ設けたことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項2に記載の非接触給電装置において、
前記各組のユニット制御部に対して、前記各ユニット制御部が同じ周波数の同期信号を生成するための共通のクロック信号を出力するクロック信号生成回路を設けたことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項3に記載の非接触給電装置において、
前記クロック信号生成回路は、前記各組のユニット制御部のいずれか1つに含まれ、そのクロック信号生成回路を含んだユニット制御部から他のユニット制御部にクロック信号出力したことを特徴とする非接触給電装置。 - 複数の1次コイルを備えるとともに、同期信号が入力されその同期信号に基づく周波数で1次コイルを励磁駆動させる給電ユニット回路を前記1次コイル毎に設け、受電装置に対して、電磁誘導現象を利用して給電を行う非接触給電装置であって、
前記複数の1次コイルが複数の組にグループ分けされ、前記各組毎に、その組に属する各1次コイルの給電ユニット回路に対して、前記同期信号を生成しそれぞれ出力するユニット制御部を1つずつ設けるとともに、
各ユニット制御部が生成した前記同期信号の周波数を互いに比較し、前記各ユニット制御部が生成した同期信号の周波数が同じになるように、前記各ユニット制御部に制御信号を出力する周波数比較回路を設けたことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項5に記載の非接触給電装置において、
前記周波数比較回路は、
前記各ユニット制御部が生成した前記同期信号をサンプリングするサンプリング回路部と、
サンプリング回路がサンプリングしたサンプリング信号に基づいて、それぞれ各ユニット制御部が生成した前記同期信号の周波数を算出し、前記算出した前記各同期信号の周波数の内の1つの同期信号の周波数を基準とし、他の同期信号の周波数がその基準となる同期信号の周波数と同じになる制御信号を対応するユニット制御部に出力する制御回路と
を備えたことを特徴とする非接触給電装置。
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