JP6345137B2 - Charger - Google Patents
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Description
本発明は、交流電流の流れる配線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出する装置に係わり、特にその抽出した電力を使用してバッテリに充電する充電装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for extracting electric power from a magnetic field generated around a wiring through which an alternating current flows by electromagnetic induction, and more particularly, to a charging apparatus for charging a battery using the extracted electric power.
例えば、特許文献1には、交流電流に基づき電線の回りに発生する磁界をトランスにより電力に変換し、この変換された電力を整流器により直流に変換し、そして、この変換された直流に基づく電力を電力貯蔵装置に蓄える技術が記載されている。
For example,
前述した特許文献1の技術では、交流電流の流れる配線の回りに発生する磁界から電磁誘導で電力を抽出することが可能である。しかし、特許文献1には、抽出した電力をバッテリに充電する場合に、抽出した電力を無駄なく有効に利用する手法については示されていなかった。
In the technique of
また、バッテリの充電は、一般的にバッテリの保護および充電時間短縮のために、最初ある一定電流の定電流動作で充電し、バッテリ電圧がある閾値電圧になると定電圧動作に切り替える。しかし、このとき最大電力はバッテリ電圧が閾値電圧になった瞬間だけであり、電磁誘導で電力を抽出するシステムでは、主に定電流動作の時には抽出した電力を有効に利用できていない課題があった。また、逆に、主に定電圧動作の時には充電に必要な電力以上の電力を交流電流の流れる配線の回りに発生する磁界から無駄に抽出し、交流電流の流れる配線側の電力を無駄に消費しているという課題があった。 In general, the battery is charged by a constant current operation at a certain constant current for the purpose of battery protection and shortening the charging time, and is switched to a constant voltage operation when the battery voltage reaches a certain threshold voltage. However, the maximum power at this time is only at the moment when the battery voltage reaches the threshold voltage, and the system that extracts power by electromagnetic induction has a problem that the extracted power cannot be effectively used mainly during constant current operation. It was. On the other hand, when operating at constant voltage, power more than that required for charging is extracted from the magnetic field generated around the wiring where AC current flows, and power on the wiring side where AC current flows is wasted. There was a problem of doing.
本発明の目的は、交流電流の流れる配線側から無駄なく電力を抽出し、抽出した電力を効率よく使用する充電装置を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a charging device that efficiently extracts electric power from a wiring side through which an alternating current flows and efficiently uses the extracted electric power.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1)充電装置は、交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出部と、前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部と、前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部と、バッテリと、前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部と、前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記整合部におけるインピーダンス整合のためのインピーダンス調整を行う制御部と、を有する。前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する。 (1) The charging device includes an extraction unit that extracts power from a wiring through which an alternating current flows, a matching unit that matches impedance with the output impedance of the extraction unit, and rectifies the extracted power extracted by the extraction unit from alternating current to direct current A rectifying unit, a battery, a charging unit that charges the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit, and a charging current, a charging voltage that the charging unit uses to charge the battery, Alternatively, the control unit controls both the charging current and the charging voltage, or performs impedance adjustment for impedance matching in the matching unit. The control unit measures the rectified extracted power and the necessary power necessary for charging the battery, and controls the rectified extracted power and the necessary power to be equal.
(2)充電装置は、ギャップ長を調整できるトロイダルコアで構成され、交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出部と、前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部と、前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部と、バッテリと、前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部と、前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記トロイダルコアのギャップ長の調整を行う制御部と、を有する。前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する。 (2) The charging device includes a toroidal core capable of adjusting a gap length, an extraction unit that extracts power from a wiring through which an alternating current flows, a matching unit that matches impedance with an output impedance of the extraction unit, and the extraction unit A rectifying unit that rectifies the extracted power extracted in AC from DC to DC, a battery, a charging unit that charges the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit, and the charging unit charges the battery And a control unit that controls the charging current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage used for the adjustment, or adjusts the gap length of the toroidal core. The control unit measures the rectified extracted power and the necessary power necessary for charging the battery, and controls the rectified extracted power and the necessary power to be equal.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、交流電流の流れる配線側から無駄なく電力を抽出し、抽出した電力を効率よく使用することができる。 That is, power can be extracted without waste from the wiring side through which the alternating current flows, and the extracted power can be used efficiently.
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant and one is the other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
[実施の形態の概要]
まず、実施の形態の概要について説明する。本実施の形態の概要では、一例として、括弧内に実施の形態の対応する構成要素の符号等を付して説明する。
[Outline of the embodiment]
First, an outline of the embodiment will be described. In the outline of the present embodiment, as an example, the reference numerals of the corresponding components of the embodiment are given in parentheses.
(1)充電装置は、交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出部(101)と、前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部(102)と、前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部(103)と、バッテリ(105)と、前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部(104)と、前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記整合部におけるインピーダンス整合のためのインピーダンス調整を行う制御部(106)と、を有する。前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する。 (1) The charging device includes an extraction unit (101) that extracts power from a wiring through which an alternating current flows, a matching unit (102) that matches impedance with an output impedance of the extraction unit, and an extracted power extracted by the extraction unit A rectifying unit (103) for rectifying the battery from AC to DC, a battery (105), a charging unit (104) for charging the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit, and the charging unit A control unit (106) for controlling a charging current used for charging the battery, a charging voltage, or both a charging current and a charging voltage, or performing impedance adjustment for impedance matching in the matching unit; Have The control unit measures the rectified extracted power and the necessary power necessary for charging the battery, and controls the rectified extracted power and the necessary power to be equal.
(2)充電装置は、ギャップ長を調整できるトロイダルコアで構成され、交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出部(1701)と、前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部(1102)と、前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部(103)と、バッテリ(105)と、前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部(104)と、前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記トロイダルコアのギャップ長の調整を行う制御部(106)と、を有する。前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する。 (2) The charging device includes a toroidal core capable of adjusting the gap length, and an extraction unit (1701) that extracts power from a wiring through which an alternating current flows, and a matching unit (1102) that performs impedance matching with the output impedance of the extraction unit ), A rectifying unit (103) that rectifies the extracted power extracted by the extracting unit from alternating current to direct current, a battery (105), and charging the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit Control the charging unit (104) and the charging current, charging voltage, or both charging current and charging voltage used by the charging unit to charge the battery, or adjust the gap length of the toroidal core And a control unit (106) for performing. The control unit measures the rectified extracted power and the necessary power necessary for charging the battery, and controls the rectified extracted power and the necessary power to be equal.
以下、上述した実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本発明は、実施の形態を説明するための図示例に限定されるものではない。 Hereinafter, each embodiment based on the outline | summary of embodiment mentioned above is described in detail based on drawing. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, the present invention is not limited to the illustrated examples for describing the embodiments.
[実施の形態1]
本実施の形態1に係る充電装置について、図1〜図10を用いて説明する。
[Embodiment 1]
A charging apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
<充電装置の構成>
まず、本実施の形態1に係る充電装置の構成を、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態1に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図1では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の構成を示している。
<Configuration of charging device>
First, the configuration of the charging apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. The structure of the charging device which charges a battery is shown.
充電装置は、抽出部101と、整合部102と、整流部103と、充電部104と、バッテリ105と、制御部106とで構成される。
The charging device includes an
抽出部101は、交流電流の流れる配線である商用電源線107に取り付けられ、この商用電源線107から電力を抽出する抽出部である。この抽出部101による動作は、充電方法における抽出ステップの動作である。
The
整合部102は、抽出部101に接続され、この抽出部101の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部である。この整合部102による動作は、充電方法における整合ステップの動作である。
The
整流部103は、抽出部101に接続された整合部102に接続され、この抽出部101で抽出して整合部102でインピーダンス整合がとられた抽出電力を交流から直流に整流する整流部である。この整流部103による動作は、充電方法における整流ステップの動作である。
The rectifying
充電部104は、整流部103に接続され、この整流部103で整流された整流抽出電力を利用してバッテリ105に充電する充電部である。この充電部104による動作は、充電方法における充電ステップの動作である。
The charging
バッテリ105は、充電部104に接続され、この充電部104により充電されるバッテリである。このバッテリ105には、例えばモータや電燈などの負荷が接続されている。
The
制御部106は、充電部104の入力側(監視線108)および出力側(監視線109)に接続され、さらに、充電部104および整合部102に接続され、この充電部104がバッテリ105に充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、整合部102におけるインピーダンス整合のためのインピーダンス調整を行う制御部である。この制御部106による動作は、充電方法における制御ステップの動作である。
図1において、抽出部101は、例えばトロイダルコア101aの中心に商用電源線107を通し、トロイダルコア101aに巻き線101bを巻きつけることで構成される。この構成により、巻き線101bの両端に起電力を生じさせることができる。トロイダルコア101aの材料は比透磁率が大きく、磁気飽和を起こしにくい材料、商用周波数では例えばケイ素鋼などを使用する。また、トロイダルコア101aはドーナツ形の例を示している。
In FIG. 1, the
巻き線101bで生じた起電力は、整合部102で巻き線101bの出力インピーダンスとインピーダンス整合をとることで、最大電力を抽出することができる。この抽出された電力は商用周波数の交流であり、整流部103で整流されて直流となり、充電部104に入力される。そして、充電部104は、入力された直流をバッテリ105の充電特性に合わせるような充電電流、充電電圧として、バッテリ105を充電する。
The electromotive force generated in the winding 101b can be extracted with the
<整合部の動作>
図1に示した充電装置における整合部102の動作を、図2を用いて説明する。図2は、充電装置における整合部102の動作の一例を示す説明図である。図2では、整合部102の入力インピーダンスと抽出電力との関係を示したものであり、横軸に整合部102の入力インピーダンス、縦軸に抽出電力を示している。
<Operation of matching unit>
The operation of the
整合部102の入力インピーダンスが抽出部101の出力インピーダンス、すなわち巻き線101bの出力インピーダンスと等しくなったときに整合点201となり、最大電力が抽出される。
When the input impedance of the
整合部102は、制御部106から制御を受け、入力インピーダンスを変化させる機能202,203を持つ。最も入力インピーダンスの低い点204から最も入力インピーダンスの高い点205まで可変することができる。整合点201は点204と点205の間のインピーダンスにある。最も入力インピーダンスの低い点204や最も入力インピーダンスの高い点205では整合点201よりも抽出できる電力が少なくなる。なお、整合部102の出力インピーダンスと整流部103の入力インピーダンスとは、常に整合がとれているものとする。
The
<充電部と制御部の動作>
図1に示した充電装置における充電部104と制御部106の動作を、図3を用いて説明する。図3は、充電装置の動作の一例を示す説明図である。図3は、充電部104の入出力の電圧、電流、電力の状態を示したものである。
<Operation of charging unit and control unit>
The operation of the charging
図3(c)は、バッテリ105へ充電するバッテリ電圧V[B]304とバッテリ電流I[B]305を示している。バッテリ105が完全に放電されている状態とすれば、充電部104は、まず充電部104の出力である充電電流I[C]を電流値I[O]に設定した定電流動作を行う。その後、バッテリ電圧V[B]が、定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の電圧である電圧値V[O]になったら、定電流動作から、満充電と考える電圧値V[E]より少し高い電圧であるV[D]の電圧値に、充電部104の出力である充電電圧V[C]を設定し、定電圧動作に移行する。バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]になったら満充電状態になったと判断し、充電動作を停止する。これらの動作は、バッテリ電圧V[B]を監視線109により制御部106が測定、監視することで、充電部104を制御する。
FIG. 3C shows a battery voltage V [B] 304 and a battery current I [B] 305 for charging the
図3(a)は、充電部104に供給される抽出電力P[x]301と充電部104が必要とする必要電力P[n]302を示している。
FIG. 3A shows the extracted power P [x] 301 supplied to the
図3(a)に示す抽出電力P[x]301は、抽出部101で抽出され、整合部102、整流部103を介して充電部104に入力されたものである。図3(a)の例では、抽出電力P[x]301は一定の電力P1としている。必要電力P[n]302は、図3(c)のバッテリ電圧V[B]304とバッテリ電流I[B]305の積であり、定電流期間である時刻t1から時刻t2までは、バッテリ電圧V[B]304の上昇に伴って必要電力P[n]302は大きくなる。定電圧期間である時刻t2から時刻t3までは、バッテリ電圧V[B]304の上昇が緩やかになり、またバッテリ電流I[B]も減少してくるので、全体としては必要電力P[n]302はだんだん少なくなる。満充電となった時刻t3以降は、電力は必要なくなる。
The extracted power P [x] 301 illustrated in FIG. 3A is extracted by the
図3(b)は、充電部104の入力電圧である供給電圧V[S]303を示したものであり、監視線108により制御部106が測定、監視している。図3(a)で示すように、抽出電力P[x]301は一定の電力P1であるとすれば、定電流期間である時刻t1から時刻t2は、抽出電力P[x]301と必要電力P[n]302との差分の電圧となり、電圧は減少していき、時刻t2で最小値となる。その後、定電圧期間である時刻t2から時刻t3は、抽出電力P[x]301と必要電力P[n]302との差分が大きくなるため、その差分に応じて電圧は高くなっていく。
FIG. 3B shows a supply voltage V [S] 303 that is an input voltage of the charging
ここで、満充電となる時刻t3は、制御部106が監視線109によりバッテリ電圧V[B]を測定、監視し、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]になったことにより制御部106が認識する。この時、バッテリ電流I[B]は電流値I[E]になる。制御部106は、時刻t3で満充電となったことを認識し、整合部102に対して整合状態をずらすように指示を出す。図2でいえば、整合点201であったところから点204または点205に移動するように制御する。これにより、抽出電力は減少し、図3(a)に示すように抽出電力P[x]301は電力P0に減少し、図3(b)に示す供給電圧V[S]303も減少する。
Here, at time t3 when the battery is fully charged, the
図3(a)よりわかるように、必要電力P[n]302の最大値である最大必要電力は、定電流動作から定電圧動作に切り替わる時刻t2の時点の電力である。したがって、抽出電力P[x]301は最大必要電力以上の電力とする必要があり、抽出部101は、整合部102や整流部103での損失も考慮した分の電力が抽出可能な設計とする必要がある。バッテリ電圧V[E]はバッテリ105によって決まっているため、最大必要電力は、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値I[O]によって決まる。
As can be seen from FIG. 3A, the maximum required power, which is the maximum value of the required power P [n] 302, is the power at the time t2 when the constant current operation is switched to the constant voltage operation. Accordingly, the extracted power P [x] 301 needs to be greater than or equal to the maximum necessary power, and the
図4は、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値によって変化するバッテリ電圧、バッテリ電流、必要電力の状態を示したものである。図4(b)はバッテリ電圧V[B]とバッテリ電流I[B]を示し、図4(a)は必要電力P[n]を示している。 FIG. 4 shows the state of the battery voltage, the battery current, and the required power that change depending on the set current value of the charging current I [C] during the constant current operation. FIG. 4B shows the battery voltage V [B] and the battery current I [B], and FIG. 4A shows the required power P [n].
I[O]maxは、バッテリ105で許される最大充電電流値である。設定電流値はI[O]max以下でなければならない。定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値がI[O]maxの場合のバッテリ電流I[B]を402に、バッテリ電圧V[B]を401に、必要電力P[n]を403にそれぞれ示す。I[O]maxより小さい設定電流値I[O]の場合のバッテリ電流I[B]305、バッテリ電圧V[B]304、必要電力P[n]302と比較すると、以下のことがわかる。
I [O] max is a maximum charging current value allowed by the
(1)時刻t1のときのバッテリ電圧はバッテリ105が放電した電圧と同じであるが、I[O]maxの方がI[O]より大きいので、時刻t1のときの必要電力P[n]は、I[O]maxのときの必要電力P[n]P5の方がI[O]のときの必要電力P[n]P3よりも大きい。
(1) The battery voltage at time t1 is the same as the voltage discharged from the
(2)定電流動作から定電圧動作に切り替わる時間は、I[O]maxのときは時刻t4で、I[O]のときの時刻t2と比較して短い時間である。 (2) The time for switching from constant current operation to constant voltage operation is time t4 when I [O] max, and is shorter than time t2 when I [O].
(3)定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の電圧である電圧値V[O]は同じであるが、I[O]maxの方がI[O]より大きいので、時刻t4でのI[O]maxのときの最大必要電力P4の方が時刻t2でのI[O]のときの最大必要電力P2よりも大きい。 (3) The voltage value V [O], which is the threshold voltage for switching from constant current operation to constant voltage operation, is the same, but I [O] max is greater than I [O], so I at time t4 The maximum required power P4 when [O] max is larger than the maximum required power P2 when I [O] at time t2.
(4)バッテリ105が満充電になる時間は、I[O]maxのときは時刻t5で、I[O]のときの時刻t3と比較して短い時間である。
(4) The time when the
以上より、バッテリ105を満充電にする時間を短くするためには、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値をI[O]maxとすればよいが、そのときの最大必要電力が大きくなる。これに対応するためには、抽出部101でのトロイダルコア101aの規模を大きくする必要があり、抽出部101のサイズが大きくなり、重量も重くなる。したがって、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値は、抽出部101のサイズ・重量や、バッテリ105が満充電になるまでの時間をどこまで長くしてよいかなど、充電装置の全体仕様により決められる。
From the above, in order to shorten the time for fully charging the
<定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値がI[O]maxより小さいI[O]の場合の抽出した電力を効率よく使用する充電方法>
図1に示した充電装置において、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値がI[O]maxより小さいI[O]の場合の抽出した電力を効率よく使用する充電方法について、図5、図6を用いて詳細に説明する。図6は、充電装置における制御部106の制御フローの一例を示すフローチャートである。図5は、図6の制御フローを行ったときのバッテリ電圧、バッテリ電流、必要電力、抽出電力の状態を示したものである。図5(b)はバッテリ電圧V[B]とバッテリ電流I[B]を示し、図5(a)は必要電力P[n]と抽出電力P[x]を示している。
<Charging method for efficiently using the extracted power when the set current value of the charging current I [C] during constant current operation is I [O] smaller than I [O] max>
In the charging apparatus shown in FIG. 1, a charging method for efficiently using the extracted power when the set current value of the charging current I [C] during constant current operation is smaller than I [O] max is I [O]. This will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a control flow of the
図5の例では、抽出電力P[x]504は、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値がI[O]の場合の定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の時刻t2での電力、すなわち必要電力P[n]302の最大値である最大必要電力P2で一定とする。また、バッテリ電圧V[B]は502、バッテリ電流I[B]は503、必要電力P[n]は501となる。 In the example of FIG. 5, the extracted power P [x] 504 is the threshold time for switching from the constant current operation to the constant voltage operation when the set current value of the charging current I [C] during the constant current operation is I [O]. The power at t2, that is, the maximum required power P2, which is the maximum value of the required power P [n] 302, is constant. Further, the battery voltage V [B] is 502, the battery current I [B] is 503, and the necessary power P [n] is 501.
ステップ601において、制御部106による制御がスタートする。
In
ステップ602において、制御部106は、定電流動作の設定電流値(充電電流I[C])をI[O]maxに初期設定する。また、定電圧動作の設定電圧値(充電電圧V[C])を、満充電と考える電圧値V[E]より少し高い電圧であるV[D]に設定する。なお、定電流動作の設定電流値の初期設定値は、I[O]max以下であればどのような値でもよい。図5では、初期設定値はI[O]maxで説明する。
In
ステップ603において、制御部106は、整合部102を制御して、抽出部101で生じた起電力を最大電力で抽出できるように、図2におけるインピーダンス整合点201にインピーダンス調整する。調整のためのアルゴリズムとしては、最急降下法などが知られている。
In
ステップ604において、制御部106で、監視線109によりバッテリ電圧V[B]を測定する。
In
ステップ605において、制御部106は、現在のバッテリ105の充電状況を判断するために、バッテリ電圧V[B]が、充電部104を定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の電圧である電圧値V[O]に対して大きいか小さいかを比較する。
In
ステップ605の結果、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[O]より小さい場合、バッテリ105はかなり放電しており定電流動作の領域であると判断され、ステップ606において、制御部106は、充電部104を制御して、充電電流I[C]をそのときの電流設定値とした定電流動作とし、バッテリ105を充電させる。
When the battery voltage V [B] is smaller than the voltage value V [O] as a result of
ステップ607において、制御部106は、抽出電力P[x]と必要電力P[n]を測定する。例えば、監視線108により抽出電力P[x]を、監視線109により必要電力P[n]をそれぞれ測定する。抽出電力P[x]は、電力を直接測定してもよいし、供給電圧V[S]と充電部104の入力電流である供給電流との積をとって求めてもよい。必要電力P[n]は、電力を直接測定してもよいし、バッテリ電圧V[B]とバッテリ電流I[B]とを測定してその積をとって求めてもよい。また、バッテリ電圧V[B]を測定し、そのときに設定している定電流値との積をとって求めてもよい。
In
ステップ608において、制御部106は、測定した抽出電力P[x]と測定した必要電力P[n]との大きさを比較する。
In
ステップ608の結果、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]以上の場合、ステップ609において、現在設定されている定電流動作の設定電流値(I[C])がI[O]maxより小さいかどうかを確認する。I[C]がI[O]maxより小さい場合はステップ610へ、I[C]がI[O]max以上の場合はステップ611に移る。
As a result of
ステップ610において、定電流動作の設定電流値をαの値だけ加算し、ステップ604に戻る。
In
ステップ611において、定電流動作の設定電流値をαの値だけ減算し、ステップ604に戻る。
In
ステップ604からステップ611で、定電流動作の設定電流値をI[O]maxを最大値として、抽出電力P[x]と必要電力P[n]とがほぼ等しくなるように定電流動作の設定電流値に調整される。ステップ610,611のαの値が小さければ、抽出電力P[x]と必要電力P[n]との差を小さく抑えることができるが調整に時間がかかる。αの値を大きくすれば、調整にかかる時間は短くなるが抽出電力P[x]と必要電力P[n]との差が大きくなる。
In
ステップ604からステップ611の動作を、図5を用いて説明する。時刻t1から時刻t6では、定電流動作の設定電流値は最大のI[O]maxであり、必要電力P[n]403であるが、抽出電力P[x]504の方が大きい。時刻t6から時刻t7では、時刻t6で必要電力P[n]403と抽出電力P[x]504とが等しくなる。このあと、抽出電力P[x]504しか使用しない定電流動作の設定電流値に調整され、時刻t7でバッテリ電圧502は定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の電圧である電圧値V[O]になる。時刻t7は、時刻t4と時刻t2との間になる。時刻t7で、ステップ605におけるバッテリ電圧V[B]が電圧値V[O]以上になり、ステップ612に移る。
The operation from
ステップ605の結果、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[O]以上の場合、バッテリ105はかなり充電された、または、あまり放電していない定電圧動作の領域であると判断され、ステップ612において、制御部106は、充電部104を制御して、満充電と考える電圧値V[E]より少し高い電圧であるV[D]に充電電圧V[C]を設定して定電圧動作とし、バッテリ105を充電させる。
If the battery voltage V [B] is equal to or higher than the voltage value V [O] as a result of
ステップ613において、バッテリ105が満充電になったかどうかを判断するために、制御部106で、監視線109によりバッテリ電圧V[B]を測定する。
In
ステップ614において、制御部106は、バッテリ電圧V[B]が、満充電と考える電圧値V[E]に対して大きいか小さいかを比較し、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]未満の場合、バッテリ105は満充電でないと判断され、ステップ604へ戻る。
In
ステップ614の結果、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]以上の場合、ステップ615において、バッテリ105は満充電であると判断され、充電を停止する。
If the battery voltage V [B] is equal to or higher than the voltage value V [E] as a result of
ステップ616において、バッテリ105の充電状態を常時確認するために、制御部106で、監視線109によりバッテリ電圧V[B]を測定する。
In
ステップ617において、バッテリ電圧V[B]の電圧が、満充電と考える電圧値V[E]に対して大きいか小さいかを比較し、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]以上の場合、バッテリ105は満充電であると判断され、ステップ616に戻り、バッテリ105の充電状態の監視モードに入る。バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]未満の場合、バッテリ105は満充電でないと判断され、バッテリ105の充電状態の監視モードから外れ、ステップ602へ戻る。
In
図1には図示していないが、バッテリ105にはモータや電燈などの負荷が接続されており、常時、バッテリ105の電力を消費する可能性がある。したがって、ステップ616、ステップ617のバッテリ105の充電状態の監視モードが必要になる。
Although not shown in FIG. 1, a load such as a motor or an electric lamp is connected to the
ステップ612からステップ615の動作を、図5を用いて説明する。時刻t7から時刻t8では、時刻t7で、バッテリ電圧V[B]が、定電流動作から定電圧動作に切り替える閾値の電圧である電圧値V[O]になり、定電流動作から、満充電と考える電圧値V[E]より少し高い電圧であるV[D]の電圧値に充電電圧V[C]を設定し、定電圧動作に移行する。そして、時刻t8で、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]になり、満充電状態になったと判断し、充電動作を停止する。時刻t8は、時刻t5と時刻t3との間になる。これはすなわち、図6の制御フローを行った場合は、行わなかった場合よりも短い時間で満充電になることを示している。また、必要電力P[n]501の最大値はP2で同じであり、すなわち、抽出部101のサイズ・重量は同じである。
The operation from
つまり、図6の制御フローを行った場合は、抽出部101のサイズ・重量が同じでも、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値をI[O]と一定値にしたときよりも短い時間で満充電とすることができ、これはすなわち、抽出した電力を効率よく使用することができる効果がある。
That is, when the control flow of FIG. 6 is performed, even when the size and weight of the
なお、定電圧動作の設定電圧値であるV[D]に対しても、これがバッテリ105の許す最大電圧V[D]max未満であれば、充電電圧V[C]の設定電圧値を調整することで、設定電圧値をV[D]と一定値にしたときよりも短い時間で満充電とすることができ、これはすなわち、抽出した電力を効率よく使用することができる効果がある。
Note that the set voltage value of the charging voltage V [C] is adjusted if V [D], which is the set voltage value of the constant voltage operation, is less than the maximum voltage V [D] max allowed by the
<定電圧動作時の抽出電力P[x]を効率よく抽出する方法>
次に、定電圧動作時の抽出電力P[x]を効率よく抽出する方法について、図7、図8を用いて詳細に説明する。図8は、充電装置における制御部106の制御フローの一例を示すフローチャートである。図7は、図8の制御フローを行ったときのバッテリ電圧、バッテリ電流、必要電力、抽出電力の状態を示したものである。図7(c)はバッテリ電圧V[B]とバッテリ電流I[B]を示し、図7(b)は供給電圧V[S]を示し、図7(a)は必要電力P[n]と抽出電力P[x]を示している。図7において、時刻t2までの定電流動作は、図3と同様である。また、図8において、図6と同一符号は同一内容を表し、説明は省略する。
<Method for Efficiently Extracting Extracted Power P [x] During Constant Voltage Operation>
Next, a method for efficiently extracting the extracted power P [x] during the constant voltage operation will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a control flow of the
ステップ612後のステップ801において、制御部106で、抽出電力P[x]と必要電力P[n]を測定する。例えば、監視線108により抽出電力P[x]を、監視線109により必要電力P[n]をそれぞれ測定する。抽出電力P[x]は、電力を直接測定してもよいし、供給電圧V[S]と充電部104の入力電流である供給電流との積をとって求めてもよい。必要電力P[n]は、電力を直接測定してもよいし、バッテリ電圧V[B]とバッテリ電流I[B]とを測定してその積をとって求めてもよい。また、バッテリ電圧V[B]を測定し、そのときに設定している定電流値との積をとって求めてもよい。
In
ステップ802において、制御部106は、測定した抽出電力P[x]と測定した必要電力P[n]との大きさを比較する。
In
ステップ802の結果、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]未満の場合、ステップ803において、整合部102が整合状態にあるかどうかを確認する。整合状態であると判断された場合は、これ以上抽出電力を大きくできないため、充電部104は、設定電圧V[D]の定電圧動作で、抽出電力P[x]の範囲でバッテリ電流I[B]を流す。そして、ステップ613に移る。
If the measured extracted power P [x] is less than the measured required power P [n] as a result of
ステップ803の結果、整合状態でないと判断された場合は、ステップ804において、制御部106は、整合部102を制御して、抽出部101で生じた起電力を最大電力で抽出できるように、図2におけるインピーダンス整合点201にインピーダンス調整する。そして、ステップ801に戻る。
As a result of
ステップ802の結果、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]以上の場合、ステップ805において、制御部106は、整合部102に対して整合状態から少し(入力インピーダンスd)ずらすように指示を出す。この指示に基づく整合部102の動作を、図9を用いて説明する。図9は、整合部102の入力インピーダンスと抽出電力との関係を示したものであり、横軸に整合部102の入力インピーダンス、縦軸に抽出電力を示している。図9の例では、整合点201であったところから点204の方向に入力インピーダンスdだけ小さくする([−]方向)。その結果、抽出部101での抽出電力は減少する。この処理を行った後、ステップ806に移る。
If, as a result of
ステップ806において、ステップ801と同様、制御部106で、抽出電力P[x]と必要電力P[n]を測定する。
In
ステップ807において、制御部106は、測定した抽出電力P[x]と測定した必要電力P[n]との大きさを比較する。測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]以上の場合、ステップ805に戻る。
In
ステップ807の結果、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]未満の場合、ステップ808において、制御部106は、整合部102に対して整合状態に少し(入力インピーダンスd)戻すように指示を出す。図9を用いて説明すると、整合点201より離れたところの点から整合点201の方向に入力インピーダンスdだけ大きくする([+]方向)。その結果、抽出部101での抽出電力は増加する。ステップ808では、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]未満であるが、ステップ805で入力インピーダンスdだけ小さくする前では測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]以上であり、その状態に戻すためにある。そして、ステップ613に移る。
If the measured extracted power P [x] is less than the measured required power P [n] as a result of
ステップ805、ステップ806、ステップ807を繰り返すことで、最終的に測定した抽出電力P[x]と測定した必要電力P[n]とをほぼ等しい状態にすることができる。図7の701に抽出電力P[x]の推移を示す。抽出電力P[x]が必要電力P[n]とほぼ等しい状態になるまで繰り返される。
By repeating
図8の制御フローを行った場合は、定電圧動作時の抽出電力P[x]を必要電力P[n]とほぼ等しい状態にすることができるので、これはすなわち、抽出した電力を全て充電に使用することであり、効率よく電力を抽出して使用することができる効果がある。 When the control flow of FIG. 8 is performed, the extracted power P [x] during the constant voltage operation can be made substantially equal to the required power P [n], which means that all the extracted power is charged. This has the effect of efficiently extracting and using electric power.
また、図6の制御フローのステップ608のnoとステップ611との間に、ステップ801からステップ808の処理を入れることで、定電流動作の場合にも抽出電力P[x]を必要電力P[n]とほぼ等しい状態にすることができる。図5の例でいえば、時刻t1から時刻t6の間の抽出電力P[x]を必要電力P[n]501とほぼ等しい状態にすることができる。
Also, by inserting the processing from
<整合部の構成>
図10は、整合部102の構成の一例を示す回路図である。図10は、π型のインピーダンスマッチング回路の例である。整合部102は、スイッチ1001、コンデンサ1002a,1002b,1002c,1002d、インダクタ1003、コンデンサ1004、および、制御信号入力端子1005で構成される。整合部102において、インダクタ1003の一端が抽出部101に接続され、他端が整流部103に接続されている。インダクタ1003の一端とグランドとの間に、4回路のスイッチ1001とコンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dが接続されている。インダクタ1003の他端とグランドとの間に、コンデンサ1004が接続されている。
<Configuration of matching section>
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the
コンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dは、スイッチ1001で制御信号入力端子1005から入力される制御部106からの制御信号によりそれぞれ選択される。コンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dの容量を、例えばそれぞれC、2C、4C、8Cとすれば、スイッチ1001の選択により、容量Cから容量15Cまで容量C単位での可変ステップとすることが可能である。
インダクタ1003のインダクタンスとコンデンサ1004の容量は、コンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dで可変可能な容量の最小値と最大値との間で、整合部102の入力インピーダンスが、図2における整合点201と、例えば点204を含むような値に設定する。
The inductance of the
スイッチ1001は、図10ではスイッチを4回路しか示していないが、更にスイッチ回路を増やすことも可能である。また、スイッチ1001およびコンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dと並列に、インダクタ1003におけるコンデンサ1004の接続されているのとは反対側の端子とグランド間にコンデンサを配置し、スイッチ1001とコンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dの容量調整は配置したコンデンサ容量の補正用としてもよい。更に、スイッチ1001およびコンデンサ1002a,1002b,1002c,1002dと、コンデンサ1004を入れ替えた配置としてもよい。また更に、コンデンサ1004もスイッチとコンデンサで構成し、制御部106で制御してもよい。
The
以上により、スイッチ1001の選択を制御部106で制御することにより、入力インピーダンスを変化させることができる。
As described above, the selection of the
<実施の形態1の効果>
以上説明した本実施の形態1に係る充電装置によれば、交流電流の流れる商用電源線107側から無駄なく電力を抽出し、抽出した電力を効率よく使用することができる。すなわち、図1の充電装置の構成によれば、抽出部101のサイズ・重量が同じでも、定電流動作時の充電電流I[C]の設定電流値や定電圧動作時の充電電圧V[C]の設定電圧値を調整することで抽出電力P[x]に必要電力P[n]を近づけるようにし、抽出した電力を効率よく使用することができる。また、定電圧動作時や定電流動作時の抽出電力P[x]を必要電力P[n]とほぼ等しい状態にすることができるので、抽出した電力を全て充電に使用することで、効率よく電力を抽出して使用することができる。詳細には、以下の通りである。
<Effect of
According to the charging device according to the first embodiment described above, power can be extracted without waste from the
(1)充電装置は、抽出部101、整合部102、整流部103、充電部104、バッテリ105および制御部106を有することで、制御部106により、整流部103で整流後の抽出電力P[x]と、充電部104がバッテリ105に充電するのに必要な必要電力P[n]とを測定し、抽出電力P[x]と必要電力P[n]とが等しくなるように制御することができる。
(1) The charging device includes the
(2)制御部106により、充電部104の充電電流I[C]、充電電圧V[C]、もしくは充電電流I[C]と充電電圧V[C]との両方を増減して調整することで必要電力P[n]を増減し、抽出電力P[x]と必要電力P[n]とが等しくなるように調整することができる。または、制御部106により、整合部102の入力インピーダンスを調整することで抽出電力P[x]を増減し、抽出電力P[x]と必要電力P[n]とが等しくなるように調整することができる。この結果、商用電源線107側から無駄なく電力を抽出し、抽出した電力を効率よく使用することができる。
(2) The
[実施の形態2]
本実施の形態2に係る充電装置について、図11を用いて説明する。本実施の形態2では、前記実施の形態1と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 2]
A charging apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図11は、本実施の形態2に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図11では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図11において、図1と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the second embodiment. In FIG. 11, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply with a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 11, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same functions.
図11に示す充電装置では、整合部1102は、図1の整合部102で行っていた制御部106から入力インピーダンスを調整する機能を除いたもので、整合部1102の前段のブロック、図11では抽出部101と、整合部1102の後段のブロック、図11では整流部103との間のインピーダンスマッチングを行う。そして、整流部103と充電部104との間に、整流部103から見た負荷インピーダンスが制御部106からの制御信号で調整可能な負荷調整部1101を設ける。この負荷調整部1101による動作は、充電方法における負荷調整ステップの動作である。
In the charging device shown in FIG. 11, the
負荷調整部1101の負荷インピーダンスを変化させると、整合部1102から後段を見た出力インピーダンスが整流部103を介して変化し、その出力インピーダンスの変化は結果的に整合部1102の入力インピーダンスを変化させる。すなわち、負荷調整部1101の負荷インピーダンスを変化させることで、図2または図9で説明した整合部102の入力インピーダンスと抽出電力との関係を、整合部1102でも実現できる。したがって、図8の制御フローのフローチャートを用いることで、図1と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、制御部106は、負荷調整部1101の入力インピーダンスである負荷インピーダンスを調整することで抽出電力を増減し、抽出電力と必要電力とが等しくなるように調整することができる。
When the load impedance of the
負荷調整部1101の構成は、図10と同様の構成で実現可能である。すなわち、スイッチ、コンデンサ、インダクタなどで構成されるπ型のインピーダンスマッチング回路などで実現できる。
The configuration of the
図11の構成によれば、整流部103で整流を行った後段の直流となったところの負荷調整部1101で負荷インピーダンス調整を行うため、虚数領域での解析を考慮しなくてよくなり、回路構成が簡単になる効果がある。また、負荷調整部1101の出力インピーダンスを、定電圧源などを用いることで低インピーダンスとし、負荷調整部1101の後段のインピーダンス変化を受けにくくする構成をとることが可能である。
According to the configuration of FIG. 11, since the load impedance adjustment is performed by the
なお、図11の構成では、整合部1102では制御部106からの制御を行わないとしたが、図1の整合部102とし、制御を併用することも可能である。
In the configuration of FIG. 11, the
[実施の形態3]
本実施の形態3に係る充電装置について、図12〜図14を用いて説明する。本実施の形態3では、前記実施の形態1,2と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 3]
A charging apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described.
図12は、本実施の形態3に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図12では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図12において、図11と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the charging apparatus according to the third embodiment. In FIG. 12, a commercial power supply line through which a commercial current flows from a commercial power supply with a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power supply line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 12, the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same functions.
図12に示す充電装置では、保護部1201は、図11の負荷調整部1101と保護機能を一つにしたものである。
In the charging apparatus shown in FIG. 12, the
保護部1201の構成の一例を図13に示す。図13は、保護部1201の構成の一例を示す回路図である。保護部1201は、FET1301、抵抗1302、コンデンサ1303、ダイオード1304、ダイオード1305、抵抗1306、抵抗1307、制御信号入力端子1308、信号線1309、可変抵抗1310、および、制御信号入力端子1311で構成される。保護部1201において、信号線1309は整流部103と充電部104との間に接続されている。信号線1309とグランドとの間に、可変抵抗1310とFET1301が直列に接続されている。FET1301のゲートとグランドとの間に、抵抗1302とコンデンサ1303が並列に接続されている。信号線1309とグランドとの間に、抵抗1307と抵抗1306が直列に接続されている。抵抗1307と抵抗1306との接続点から、ダイオード1305が順方向でFET1301のゲートに接続されている。制御信号入力端子1308から、ダイオード1304が順方向でFET1301のゲートに接続されている。
An example of the configuration of the
まず、信号線1309の過電圧保護動作を説明する。信号線1309の電圧Vを抵抗1307と抵抗1306とで分圧した電圧により、ダイオード1305に電流が流れ、コンデンサ1303に電荷が蓄積し、コンデンサ1303の電圧がFET1301のゲート電圧VGのスレッシュホールドを越えると、FET1301がオンし、信号線1309をシャントする。すなわち、抵抗1307と抵抗1306との分圧比で信号線1309の過電圧値を設定する。抵抗1302とコンデンサ1303は、その定数によって決まる時定数でコンデンサ1303にたまった電荷が放電し、FET1301をオフにする。
First, the overvoltage protection operation of the
制御信号入力端子1308に、ダイオード1304を介してFET1301のゲート電圧VGのスレッシュホールドを越える制御電圧を制御部106から与えることで、保護部1201のFET1301をオンさせて、制御部106から信号線1309をシャントさせることができる。
A control voltage exceeding the threshold of the gate voltage VG of the
図13の保護部1201の構成によれば、ダイオード1304,1305で、過電圧保護動作の電圧と制御部106からの制御電圧の逆流をそれぞれ防ぎ、簡単な構成で信号線1309の過電圧保護動作に加えて制御部106から保護動作を制御できる効果がある。
According to the configuration of the
また、図13の例では、FET1301と信号線1309との間に可変抵抗1310を配置する。可変抵抗1310は、制御部106からの制御信号を制御信号入力端子1311から入力することで、可変抵抗1310の抵抗値を可変することができる。
In the example of FIG. 13, a
通常は、可変抵抗1310の抵抗値は0Ωとなっており、過電圧保護動作を行っている。負荷インピーダンスを変化させる場合は、制御部106から抵抗値設定の制御信号を制御信号入力端子1311から入力することで、可変抵抗1310に抵抗値を設定する。そして、制御信号入力端子1308に、ダイオード1304を介してFET1301のゲート電圧VGのスレッシュホールドを越える制御電圧を制御部106から与えることで、保護部1201のFET1301をオンさせて、信号線1309とグランドとの間に可変抵抗1310を接続し、設定した抵抗値の負荷とする。必要であれば、そのあと、可変抵抗1310の抵抗値を制御部106からの制御信号を制御信号入力端子1311から入力して調整する。
Normally, the resistance value of the
図12、図13の構成において、定電圧動作時の抽出電力P[x]を効率よく抽出する方法について、図14を用いて詳細に説明する。図14は、制御部106の制御フローを示すフローチャートであり、図6、図8と同一符号は同一機能を示す。
A method for efficiently extracting the extracted power P [x] during the constant voltage operation in the configurations of FIGS. 12 and 13 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart showing a control flow of the
ステップ805、ステップ808の部分で、上記制御部106からの制御を行うことにより、図9に示す整合部1102の入力インピーダンスと抽出部101の抽出電力との関係とすることが可能である。これにより、図14の制御フローを用いることで、図1と同様の効果を得ることが可能である。また、保護機能として以下を行う。
By performing control from the
ステップ1401において、ステップ614の結果、バッテリ電圧V[B]が電圧値V[E]以上の場合、バッテリ105は満充電であると判断される。
In
ステップ1402において、バッテリ105は満充電なので電力は必要なく、必要電力P[n]は0となる。ここで、制御部106は、保護部1201に対して整合部1102の整合状態をずらすように指示を出す。図9でいえば、整合点201であったところから点204に移動するように制御する。これにより、抽出電力P[x]は減少する。
In
ステップ1403において、制御部106は、保護部1201に対して整合部1102の整合状態をずらすように指示を出したあと、保護部1201に対して保護をonにするように指示を出す。保護部1201は、これを受け、回路をシャントする。
In
図12の構成によれば、図13のような過電圧保護と共通の簡単な構成で負荷インピーダンスを変化させることができ、整合部1102の入力インピーダンスを調整できる効果がある。なお、ダイオード1304を介した制御信号入力端子1308からの制御部106からの制御電圧を調整することで、FET1301に可変抵抗1310の機能とシャントの機能を持たせ、可変抵抗1310をなくし、負荷インピーダンスを変化させ、整合部1102の入力インピーダンスを調整することも可能である。
According to the configuration of FIG. 12, the load impedance can be changed with a simple configuration common to the overvoltage protection as shown in FIG. 13, and the input impedance of the
なお、図12の構成では、整合部1102では制御部106からの制御を行わないとしたが、図1の整合部102とし、制御を併用することも可能である。
In the configuration of FIG. 12, the
[実施の形態4]
本実施の形態4に係る充電装置について、図15、図16を用いて説明する。本実施の形態4では、前記実施の形態1〜3と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 4]
A charging apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In the fourth embodiment, differences from the first to third embodiments will be mainly described.
図15は、本実施の形態4に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図15では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図15において、図11と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 15, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 15, the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same functions.
図15に示す充電装置では、保護部1501を整合部1102の前段に配置し、保護機能と抽出部101との整合をずらす機能を持たせたものである。
In the charging apparatus shown in FIG. 15, the
保護部1501の構成の一例を図16に示す。図16は、保護部1501の構成の一例を示す回路図であり、図13と同一符号は同一機能を表す。図16では、信号線1602とグランドとの間に可変抵抗1310とリレー1601を配置する。可変抵抗1310は、制御部106からの制御信号を制御信号入力端子1311から入力することで、可変抵抗1310の抵抗値を可変することができる。
An example of the configuration of the
リレー1601は、通常オフになっており、このとき、抽出部101と整合部1102とは整合がとれており、図2、図9の整合点201となっている。
The relay 1601 is normally off. At this time, the
整合をずらす場合は、制御部106から抵抗値設定の制御信号を制御信号入力端子1311から入力することで、可変抵抗1310に抵抗値を設定し、そして、制御信号入力端子1308にリレー1601をオンにする制御電圧を制御部106から与えることでリレー1601をオンさせて、信号線1602とグランドとの間に可変抵抗1310を接続し、設定した抵抗値の負荷とする。必要であれば、そのあと、可変抵抗1310の抵抗値を、制御部106からの制御信号を制御信号入力端子1311から入力して調整する。
When shifting the matching, a resistance value setting control signal is input from the
図15の構成によれば、図16のような簡単な構成で負荷インピーダンスを変化させることができ、抽出部101との整合を調整できる効果がある。したがって、図14の制御フローを用いることで、図1と同様の効果を得ることが可能である。 According to the configuration shown in FIG. 15, the load impedance can be changed with a simple configuration as shown in FIG. Therefore, by using the control flow of FIG. 14, it is possible to obtain the same effect as that of FIG.
なお、図15の構成では、整合部1102では制御部106からの制御を行わないとしたが、図1の整合部102とし、制御を併用することも可能である。また、図11や図12の実施の形態と併用することも可能である。
In the configuration of FIG. 15, the
[実施の形態5]
本実施の形態5に係る充電装置について、図17〜図19を用いて説明する。本実施の形態5では、前記実施の形態1〜4と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 5]
A charging apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.
図17は、本実施の形態5に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図17では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図17において、図11と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the charging apparatus according to the fifth embodiment. In FIG. 17, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. In FIG. 17, the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same functions.
図17に示す充電装置では、抽出部1701は、商用電源線107に取り付けられ、ギャップ長を調整できるトロイダルコア1701aの中心に商用電源線107を通し、トロイダルコア1701aに巻き線1701bを巻きつけることで構成される。この構成により、巻き線1701bの両端に起電力を生じさせることができる。1701cはトロイダルコア1701aのギャップを示す。
In the charging device shown in FIG. 17, the
図17の例では、抽出部1701のトロイダルコア1701aに制御部106からの制御信号により、ギャップ1701cのギャップ長を調整できる機能を設けたものである。
In the example of FIG. 17, the
図18は、抽出部1701の動作の一例を示す説明図である。図18では、トロイダルコア1701aのギャップ長と抽出電力との関係を示したものであり、横軸にギャップ長、縦軸に抽出電力を示している。一般的に、ギャップ長を大きくすると比透磁率が小さくなり、その結果、抽出電力は少なくなる。点1801はギャップ長を最も狭めたときであり、抽出電力は最大である。点1802はギャップ長を最も広げたときであり、抽出電力は最小となる。δは、ギャップ長を少しずつ広げるときの長さである。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the
図17に示す充電装置において、定電圧動作時の抽出電力P[x]を効率よく抽出する方法について、図19を用いて詳細に説明する。図19は、制御部106の制御フローの一例を示すフローチャートであり、図6、図8、図14と同一符号は同一機能を示す。
A method for efficiently extracting the extracted power P [x] during the constant voltage operation in the charging device shown in FIG. 17 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a control flow of the
ほとんどの動作は図6、図8、図14で説明した動作と同様であり、異なる点は以下である。 Most of the operations are the same as those described with reference to FIGS. 6, 8, and 14, and the differences are as follows.
ステップ602後のステップ1901において、ギャップ長を最小とする。図18でいえば点1801とし、抽出電力を最大にする。なお、このとき抽出部1701と整合部1102とは整合のとれた状態である。
In
ステップ802(no)後のステップ1902において、図8ではステップ803で整合部102が整合状態にあるかどうかを確認していたのに対し、図19ではギャップ長が最小の長さかどうか、すなわち、点1801で抽出電力が最大かどうかを確認する。ギャップ長が最小の長さの点1801であると確認された場合は、これ以上抽出電力を大きくできないため、充電部104は設定電圧V[D]の定電圧動作で抽出電力P[x]の範囲でバッテリ電流I[B]を流す。そして、ステップ613に移る。
In
ステップ1902の結果、ギャップ長が最小の長さでないと確認された場合は、ステップ1903において、制御部106は抽出部1701を制御して、抽出部1701で生じた起電力を最大電力で抽出できるように、図18におけるギャップ長を最小に、すなわち点1801に調整する。そして、ステップ801に戻る。
As a result of
ステップ802(yes)後のステップ1904において、図8ではステップ805で整合部102の整合を少しずらしていたのに対し、図19ではギャップ長を少し広げる。図18では、例えばギャップ長が最小の点1801からギャップ長をδだけ広げる。その結果、抽出部1701での抽出電力は減少する。この処理を行った後、ステップ806に移る。
In
ステップ1905において、ステップ807の結果、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]未満の場合、図8では制御部106は整合部102に対して整合状態に少し戻すように指示を出していたのに対し、図19ではギャップ長をδだけ狭める。図18を用いて説明すると、点1801より離れたところの点から、点1801の方向にギャップ長をδだけ狭める。その結果、抽出部1701での抽出電力は増加する。ステップ1905では、測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]未満であるが、ステップ1904でギャップ長をδだけ広げる前では測定した抽出電力P[x]が測定した必要電力P[n]以上であり、その状態に戻すためにある。そして、ステップ613に移る。
In
ステップ1401後のステップ1906において、バッテリ105は満充電なので電力は必要なく、必要電力P[n]は0となる。ここで、図14では制御部106は保護部1201に対して整合部1102の整合状態をずらし抽出電力P[x]は減少させるが、図19ではギャップ長を最大にして、すなわち図18では点1802にして、抽出電力を最小にする。
In
図17の構成によれば、トロイダルコア1701aのギャップ長を最小にしたときが抽出部1701の抽出電力の最大値、トロイダルコア1701aのギャップ長を最大にしたときが抽出部1701の抽出電力の最小値となり、また、一般的にその間は単調減少となるため、抽出電力の増減の制御を行いやすい効果がある。これにより、図19の制御フローを用いることで、図1と同様の効果を得ることが可能である。
According to the configuration of FIG. 17, when the gap length of the
なお、図17の構成では、整合部1102では制御部106からの制御を行わないとしたが、図1の整合部102とし、制御を併用することも可能である。また、図11、図12や図15の実施の形態と併用することも可能である。
In the configuration of FIG. 17, the
[実施の形態6]
本実施の形態6に係る充電装置について、図20を用いて説明する。本実施の形態6では、前記実施の形態1〜5と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 6]
A charging apparatus according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, differences from the first to fifth embodiments will be mainly described.
図20は、本実施の形態6に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図20では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図20において、図11と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 20 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the sixth embodiment. In FIG. 20, a commercial power supply line through which a commercial current flows from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power supply line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 20, the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same functions.
図20に示す充電装置では、商用電源線107の電流量を測定する電流検出部2001を設ける。電流検出部2001は、商用電源線107に取り付け、商用電源線107に流れる電流値を測定する。この電流検出部2001による動作は、充電方法における電流検出ステップの動作である。測定した商用電源線107に流れる電流値は監視線2002により制御部106に入力される。制御部106では、測定した商用電源線107に流れる電流値から抽出部101で抽出される抽出電力に換算し、さらに、抽出部101で抽出され、整合部1102、整流部103、負荷調整部1101を介して充電部104に入力される抽出電力P[x]に換算する。すなわち、図6、図8、図14、図19で示す抽出電力P[x]の測定に使用できる。
In the charging device shown in FIG. 20, a
図20の構成によれば、直接、商用電源線107に流れる電流値を測定し、充電部104に入力される抽出電力P[x]に換算することができるので、正確な抽出電力P[x]を求めることができる効果がある。
According to the configuration of FIG. 20, since the value of the current flowing through the
なお、図20の構成では、整合部1102では制御部106からの制御を行わないとしたが、図1の整合部102とし、制御を併用することも可能である。また、監視線108を用いた図11、図12や図15、さらに図17の実施の形態と併用することも可能である。
In the configuration of FIG. 20, the
[実施の形態7]
本実施の形態7に係る充電装置について、図21、図22を用いて説明する。本実施の形態7では、前記実施の形態1〜6と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 7]
A charging apparatus according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. In the seventh embodiment, differences from the first to sixth embodiments will be mainly described.
図21は、本実施の形態7に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図21では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図21において、図1と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 21 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the seventh embodiment. In FIG. 21, a commercial power supply line through which a commercial current flows from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted from a magnetic field generated around the commercial power supply line by electromagnetic induction. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. In FIG. 21, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same functions.
図21に示す充電装置では、図1における整流部103と充電部104との間に、保護部2101を配置したものである。保護部2101は、整流部103と充電部104との間に接続されると共に制御部106に接続され、この制御部106からの保護制御信号で充電部104の前段を短絡して充電部104を保護する保護部である。保護部2101の構成は、図13、図16に示した通りである。
In the charging device shown in FIG. 21, a
図21の構成において、定電圧動作時の抽出電力P[x]を効率よく抽出する方法について、図22を用いて詳細に説明する。図22は、制御部106の制御フローを示すフローチャートであり、図6と同一符号は同一機能を示す。保護部2101による保護機能として以下を行う。
In the configuration of FIG. 21, a method for efficiently extracting the extracted power P [x] during the constant voltage operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart showing a control flow of the
ステップ615後のステップ2201において、バッテリ105は満充電なので電力は必要なく、必要電力P[n]は0となる。ここで、制御部106は、保護部2101に対して整合部102の整合状態をずらすように指示を出す。図9でいえば、整合点201であったところから点204に移動するように制御する。これにより、抽出電力P[x]は減少する。
In
ステップ2202において、制御部106は、保護部2101に対して整合部102の整合状態をずらすように指示を出したあと、保護部2101に対して保護をonにするように指示を出す。保護部2101は、これを受け、回路をシャントする。そして、ステップ616に移る。
In
図21の構成によれば、整流部103と充電部104との間に保護部2101を配置することで、図1の構成による効果に加えて、保護部2101により充電部104を保護できる効果がある。
According to the configuration of FIG. 21, by arranging the
[実施の形態8]
本実施の形態8に係る充電装置について、図23を用いて説明する。本実施の形態8では、前記実施の形態1〜7と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 8]
A charging apparatus according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. In the eighth embodiment, differences from the first to seventh embodiments will be mainly described.
図23は、本実施の形態8に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図23では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図23において、図11と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 23 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the charging apparatus according to the eighth embodiment. In FIG. 23, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 23, the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same functions.
図23に示す充電装置では、図11における負荷調整部1101と充電部104との間に、保護部2301を配置したものである。保護部2301は、負荷調整部1101と充電部104との間に接続されると共に制御部106に接続され、この制御部106からの保護制御信号で充電部104の前段を短絡して充電部104を保護する保護部である。保護部2301の構成は、図13、図16に示した通りである。
In the charging device shown in FIG. 23, a
図23の構成によれば、負荷調整部1101と充電部104との間に保護部2301を配置することで、図11の構成による効果に加えて、保護部2301により充電部104を保護できる効果がある。
According to the configuration of FIG. 23, the
[実施の形態9]
本実施の形態9に係る充電装置について、図24を用いて説明する。本実施の形態9では、前記実施の形態1〜8と異なる点を主に説明する。
[Embodiment 9]
A charging apparatus according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. In the ninth embodiment, differences from the first to eighth embodiments will be mainly described.
図24は、本実施の形態9に係る充電装置の構成の一例を示すブロック図である。図24では、交流電流の流れる配線として商用周波数50Hzまたは60Hzの商用電源からの商用電流の流れる商用電源線を考え、商用電源線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してその電力をバッテリに充電する充電装置の別の構成を示している。図24において、図20と同一符号は同一機能を表す。 FIG. 24 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging apparatus according to the ninth embodiment. In FIG. 24, a commercial power line carrying a commercial current from a commercial power supply having a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz is considered as a wiring through which an alternating current flows, and power is extracted by electromagnetic induction from a magnetic field generated around the commercial power line. 2 shows another configuration of a charging device that charges a battery. 24, the same reference numerals as those in FIG. 20 represent the same functions.
図24に示す充電装置では、図20における負荷調整部1101と充電部104との間に、保護部2401を配置したものである。保護部2401は、負荷調整部1101と充電部104との間に接続されると共に制御部106に接続され、この制御部106からの保護制御信号で充電部104の前段を短絡して充電部104を保護する保護部である。保護部2401の構成は、図13、図16に示した通りである。
In the charging device shown in FIG. 24, a
図24の構成によれば、負荷調整部1101と充電部104との間に保護部2401を配置することで、図20の構成による効果に加えて、保護部2401により充電部104を保護できる効果がある。
According to the configuration of FIG. 24, the
[付記]
本発明は、充電方法として、以下の特徴を有する。
[Appendix]
The present invention has the following characteristics as a charging method.
(1)交流電流の流れる配線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してバッテリに充電する充電装置における充電方法であって、
抽出部が前記交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出ステップと、
整合部が前記抽出ステップの出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合ステップと、
整流部が前記抽出ステップで抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流ステップと、
充電部が前記整流ステップで整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電ステップと、
制御部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記整合部におけるインピーダンス整合のためのインピーダンス調整を行う制御ステップと、
を有し、
前記制御ステップでは、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する、充電方法。
(1) A charging method in a charging device for charging a battery by extracting electric power from a magnetic field generated around a wiring through which an alternating current flows by electromagnetic induction,
An extraction step in which the extraction unit extracts power from the wiring in which the alternating current flows;
A matching step in which the matching unit performs impedance matching with the output impedance of the extraction step;
A rectification step in which the rectification unit rectifies the extracted power extracted in the extraction step from alternating current to direct current;
A charging step in which the charging unit charges the battery using the rectified extracted power rectified in the rectification step;
A control step of controlling a charging current, a charging voltage, or both a charging current and a charging voltage used for charging the battery by the control unit, or performing an impedance adjustment for impedance matching in the matching unit;
Have
In the control step, the rectified and extracted power and the necessary power required for charging the battery are measured, and the rectified and extracted power is controlled to be equal to the necessary power.
(2)前記(1)に記載の充電方法において、
前記制御ステップでは、前記充電ステップの前記充電電流、前記充電電圧、もしくは前記充電電流と前記充電電圧との両方を増減して調整することで前記必要電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電方法。
(2) In the charging method according to (1),
In the control step, the required power is increased or decreased by adjusting the charging current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage in the charging step, and the rectified extracted power and the necessary power A charging method that adjusts the power to be equal.
(3)前記(1)に記載の充電方法において、
前記制御ステップでは、前記整合ステップの入力インピーダンスを調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電方法。
(3) In the charging method according to (1),
In the control step, the extracted power is increased or decreased by adjusting the input impedance of the matching step, and the rectified extracted power and the required power are adjusted to be equal.
(4)前記(1)に記載の充電方法において、
さらに、前記整流ステップのあとに負荷調整ステップを有し、
前記制御ステップでは、前記負荷調整ステップの負荷インピーダンスを調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電方法。
(4) In the charging method according to (1),
Furthermore, it has a load adjustment step after the rectification step,
In the control step, the extracted power is increased or decreased by adjusting a load impedance of the load adjusting step, and the rectified extracted power and the necessary power are adjusted to be equal.
(5)前記(1)に記載の充電方法において、
さらに、保護部が前記制御部からの保護制御信号で前記充電部の前段を短絡して前記充電部を保護する保護ステップを有する、充電方法。
(5) In the charging method according to (1),
Furthermore, the protection part has the protection step which short-circuits the front | former stage of the said charging part by the protection control signal from the said control part, and protects the said charging part.
(6)前記(1)に記載の充電方法において、
さらに、電流検出部が前記交流電流の流れる配線の電流量を測定する電流検出ステップを有する、充電方法。
(6) In the charging method according to (1),
The charging method further includes a current detection step in which the current detection unit measures a current amount of the wiring through which the alternating current flows.
(7)交流電流の流れる配線の回りに発生する磁界から電力を電磁誘導で抽出してバッテリに充電する充電装置における充電方法であって、
ギャップ長を調整できるトロイダルコアで構成された抽出部が前記交流電流の流れる配線から電力を抽出する抽出ステップと、
整合部が前記抽出ステップの出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合ステップと、
整流部が前記抽出ステップで抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流ステップと、
充電部が前記整流ステップで整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電ステップと、
制御部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記トロイダルコアのギャップ長の調整を行う制御ステップと、
を有し、
前記制御ステップでは、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する、充電方法。
(7) A charging method in a charging device for charging a battery by extracting electric power from a magnetic field generated around a wiring through which an alternating current flows by electromagnetic induction,
An extraction step in which an extraction unit configured with a toroidal core capable of adjusting the gap length extracts electric power from the wiring in which the alternating current flows; and
A matching step in which the matching unit performs impedance matching with the output impedance of the extraction step;
A rectification step in which the rectification unit rectifies the extracted power extracted in the extraction step from alternating current to direct current;
A charging step in which the charging unit charges the battery using the rectified extracted power rectified in the rectification step;
A control step for controlling a charging current, a charging voltage, or both a charging current and a charging voltage used for charging the battery by the control unit, or adjusting a gap length of the toroidal core;
Have
In the control step, the rectified and extracted power and the necessary power required for charging the battery are measured, and the rectified and extracted power is controlled to be equal to the necessary power.
(8)前記(7)に記載の充電方法において、
前記制御ステップでは、前記充電ステップの前記充電電流、前記充電電圧、もしくは前記充電電流と前記充電電圧との両方を増減して調整することで前記必要電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電方法。
(8) In the charging method according to (7),
In the control step, the required power is increased or decreased by adjusting the charging current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage in the charging step, and the rectified extracted power and the necessary power A charging method that adjusts the power to be equal.
(9)前記(7)に記載の充電方法において、
前記制御ステップでは、前記トロイダルコアのギャップ長を調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電方法。
(9) In the charging method according to (7),
In the control step, the extracted power is increased / decreased by adjusting a gap length of the toroidal core, and the rectified extracted power and the required power are adjusted to be equal to each other.
(10)前記(7)に記載の充電方法において、
さらに、保護部が前記制御部からの保護制御信号で前記充電部の前段を短絡して前記充電部を保護する保護ステップを有する、充電方法。
(10) In the charging method according to (7),
Furthermore, the protection part has the protection step which short-circuits the front | former stage of the said charging part by the protection control signal from the said control part, and protects the said charging part.
(11)前記(7)に記載の充電方法において、
さらに、電流検出部が前記交流電流の流れる配線の電流量を測定する電流検出ステップを有する、充電方法。
(11) In the charging method according to (7),
The charging method further includes a current detection step in which the current detection unit measures a current amount of the wiring through which the alternating current flows.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
前記実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、各実施の形態の構成を組み合わせることが可能である。 The above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the described configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment. In addition, the configurations of the embodiments can be combined.
101…抽出部、101a…トロイダルコア、101b…巻き線、102…整合部、103…整流部、104…充電部、105…バッテリ、106…制御部、107…商用電源線、1101…負荷調整部、1102…整合部、1201…保護部、1501…保護部、1701…抽出部、1701a…トロイダルコア、1701b…巻き線、1701c…ギャップ、2001…電流検出部、2101…保護部、2301…保護部、2401…保護部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部と、
前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部と、
バッテリと、
前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部と、
前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記整合部におけるインピーダンス整合のためのインピーダンス調整を行う制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御し、前記充電部の前記充電電流、前記充電電圧、もしくは前記充電電流と前記充電電圧との両方を増減して調整することで前記必要電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電装置。 An extraction unit for extracting electric power from the wiring through which an alternating current flows;
A matching unit for impedance matching with the output impedance of the extraction unit;
A rectifier that rectifies the extracted power extracted by the extraction unit from alternating current to direct current; and
Battery,
A charging unit that charges the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit;
A control unit that controls a charging current, a charging voltage, or both a charging current and a charging voltage that the charging unit uses to charge the battery, or that performs impedance adjustment for impedance matching in the matching unit; ,
Have
The control unit measures the rectified and extracted power and the necessary power necessary for charging the battery, controls the rectified and extracted power and the necessary power to be equal, and controls the charging of the charging unit. Increasing or decreasing the required power by adjusting the current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage, and adjusting the rectified extracted power and the required power to be equal. apparatus.
前記制御部は、前記整合部の入力インピーダンスを調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電装置。 The charging device according to claim 1,
The control unit adjusts the input impedance of the matching unit to increase or decrease the extracted power, and adjusts the rectified extracted power and the required power to be equal.
さらに、前記整流部の後段に負荷調整部を有し、
前記制御部は、前記負荷調整部の入力インピーダンスである負荷インピーダンスを調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電装置。 The charging device according to claim 1,
Furthermore, it has a load adjustment unit in the subsequent stage of the rectification unit,
The said control part is a charging device which adjusts so that the said rectification extraction power and the said required power may become equal by increasing / decreasing the said extraction electric power by adjusting the load impedance which is the input impedance of the said load adjustment part.
さらに、前記制御部からの保護制御信号で前記充電部の前段を短絡して前記充電部を保護する保護部を有する、充電装置。 The charging device according to claim 1,
Furthermore, the charging apparatus which has a protection part which short-circuits the front | former stage of the said charging part with the protection control signal from the said control part, and protects the said charging part.
さらに、前記交流電流の流れる配線の電流量を測定する電流検出部を有する、充電装置。 The charging device according to claim 1,
The charging device further includes a current detection unit that measures a current amount of the wiring through which the alternating current flows.
前記抽出部の出力インピーダンスとインピーダンス整合をとる整合部と、
前記抽出部で抽出した抽出電力を交流から直流に整流する整流部と、
バッテリと、
前記整流部で整流された整流抽出電力を利用して前記バッテリに充電する充電部と、
前記充電部が前記バッテリに充電するのに使用する充電電流、充電電圧、もしくは充電電流と充電電圧との両方を制御する、または、前記トロイダルコアのギャップ長の調整を行う制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記整流抽出電力と、前記バッテリに充電するのに必要な必要電力とを測定し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように制御する、充電装置。 An extraction unit that is composed of a toroidal core that can adjust the gap length and extracts electric power from a wiring in which an alternating current flows;
A matching unit for impedance matching with the output impedance of the extraction unit;
A rectifier that rectifies the extracted power extracted by the extraction unit from alternating current to direct current; and
Battery,
A charging unit that charges the battery using the rectified extracted power rectified by the rectifying unit;
A control unit for controlling the charging current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage used for charging the battery by the charging unit, or adjusting the gap length of the toroidal core;
Have
The said control part measures the said rectification extraction electric power and required electric power required in order to charge the said battery, and controls the said rectification extraction electric power and the said required electric power to become equal.
前記制御部は、前記充電部の前記充電電流、前記充電電圧、もしくは前記充電電流と前記充電電圧との両方を増減して調整することで前記必要電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電装置。 The charging device according to claim 6 ,
The control unit increases / decreases the required power by increasing / decreasing and adjusting the charging current, the charging voltage, or both the charging current and the charging voltage of the charging unit, and the rectified extracted power and the required A charging device that adjusts power to be equal.
前記制御部は、前記トロイダルコアのギャップ長を調整することで前記抽出電力を増減し、前記整流抽出電力と前記必要電力とが等しくなるように調整する、充電装置。 The charging device according to claim 6 ,
The said control part is a charging device which adjusts the said extraction electric power to increase / decrease by adjusting the gap length of the said toroidal core, and the said rectification extraction electric power and the said required electric power become equal.
さらに、前記制御部からの保護制御信号で前記充電部の前段を短絡して前記充電部を保護する保護部を有する、充電装置。 The charging device according to claim 6 ,
Furthermore, the charging apparatus which has a protection part which short-circuits the front | former stage of the said charging part with the protection control signal from the said control part, and protects the said charging part.
さらに、前記交流電流の流れる配線の電流量を測定する電流検出部を有する、充電装置。
The charging device according to claim 6 ,
The charging device further includes a current detection unit that measures a current amount of the wiring through which the alternating current flows.
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