JP6474527B2

JP6474527B2 - ワイヤレス送電装置および充電器

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Publication number: JP6474527B2
Application number: JP2018501058A
Authority: JP
Inventors: 竜也岩▲崎▼
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: JPWO2017145603A1; WO2017145603A1

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関し、特にワイヤレス送電装置の異常検出に関する。

近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及の兆しを見せている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、（１）ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した規格「Qi」と、（２）ＰＭＡ（Power Matters Alliance）が策定した規格（以下、ＰＭＡ）が主流となっている。

ＭＩ方式のワイヤレス給電は、送信コイルと受信コイル間の電磁誘導を利用したものである。給電システムは、送信コイルを有する給電装置と、受信コイルを有する受電装置で構成される。

図１は、Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システム１０の構成を示す図である。給電システム１０は、送電装置２０（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３０（ＲＸ、Power Receiver）と、を備える。受電装置３０は、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。

送電装置２０は、送信コイル（１次コイル）２２、ドライバ２４、送電コントローラ２６、復調器２８を備える。ドライバ２４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２２に流れる駆動電流により、送信コイル２２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。送電コントローラ２６は、送電装置２０全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２４のスイッチング周波数、スイッチングのデューティ比、位相などを制御することにより、送信電力を変化させる。

受電装置３０は、受信コイル（２次コイル）３２、整流回路３４、平滑コンデンサ３６、変調器３８、負荷４０、受電コントローラ４２、電源回路４４を備える。受信コイル３２は、送信コイル２２からの電力信号Ｓ２を受信する。整流回路３４および平滑コンデンサ３６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３２に誘起される電流Ｓ４を整流・平滑化し、直流電圧に変換する。

電源回路４４は、送電装置２０から供給された電力を利用して図示しない二次電池を充電し、あるいは直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを昇圧あるいは降圧し、受電コントローラ４２やその他の負荷４０に供給する。

Ｑｉ規格では、送電装置２０と受電装置３０の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３０から送電装置２０に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３２（２次コイル）から送信コイル２２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３０に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）や、受電装置３０の固有の情報を示すデータなどが含まれる。

電力制御について説明する。受電装置３０の受電コントローラ４２は、送電装置２０からの電力供給量（送信電力）を制御する電力制御データを生成する。たとえば受電コントローラ４２は、平滑コンデンサ３６の電圧Ｖ_ＲＥＣＴがその目標値（ＤＰ：Desired Point）に近づくように電力制御パケットを生成する。変調器３８は、電力制御パケットにもとづいて、受信コイル３２の電流（あるいは電圧）を変調する。これにより受信コイル３２が送信アンテナとなり、制御信号Ｓ３が送信される。

送電装置２０において、送信コイル２２には、制御信号Ｓ３に応じた電流成分が流れる。復調器２８は、送信コイル２２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。送電コントローラ２６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データが指示する送信電力が得られるように、ドライバ２４を制御する。

このようにしてＱｉ規格に準拠した給電システム１０では、受電装置側が要求する電力と一致するように送信電力がフィードバック制御される。ＰＭＡ規格においても同様に、送信電力がフィードバック制御される。

特開２０１３−３８８５４号公報特許第５０７１５７４号公報

図２は、充電器５０と電子機器６０を示す図である。電子機器６０は、充電器５０の充電台５２の上に載置される。充電器５０の充電台５２の下には、図１の送信コイル２２が設けられている。

充電中（送電中）に電子機器６０が図中矢印の方向に移動し、充電器５０の送信コイル２２と電子機器６０の受信コイル３２の距離が小さくなったとする。このとき、コイル間の結合係数が大きくなるため、充電器５０からの送信電力が一定であるとすれば、電子機器６０の受信電力は増加することとなる。

Ｑｉ規格あるいはＰＭＡ規格では、電子機器６０の移動速度が、送信電力のフィードバック制御の応答速度よりも十分に遅ければ、電子機器６０の移動の最中に、充電器５０からの送信電力が適切に抑制され、その結果、電子機器６０の受信電力も適切なレベルを維持する。

ところが、電子機器６０が、電力フィードバック制御の応答速度より速い速度で移動すると、送信電力の調節が遅れることとなる。その結果、電子機器６０に過剰な電力が供給されることとなる。その結果、図１の平滑コンデンサ３６の電圧Ｖ_ＲＥＣＴが跳ね上がる。整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの跳ね上がりが大きすぎると、回路の素子耐圧を超えて信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。

同様の問題は、充電中に電子機器６０が充電器５０に向かって落下した場合にも生じうる。あるいはユーザが充電器５０のケーブルを引っかけた場合、電子機器６０は対地で静止したまま、充電器５０のみがスライドし、送受信のコイル間が急速に接近し、同様の問題が生じうる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、電子機器６０の高速な移動に起因する問題を解決可能な送電装置の提供にある。

本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置に関する。ワイヤレス送電装置は、送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、ドライバを制御する送電コントローラと、送信コイルの近傍に、または前記送信コイルとオーバーラップして設けられた複数のセンサと、複数のセンサの状態にもとづき、ワイヤレス受電装置と送信コイルの中心との高速な接近を検出する移動検出部と、を備える。送電コントローラは、ワイヤレス受電装置の受信コイルと送信コイルの中心との高速な接近が検出されると、送電を制限する。

高速な接近とは、給電システムの送信電力のフィードバック制御の応答速度より速い接近を含む。この態様によれば、送受信コイル間の高速な接近が検出されると、受電装置からの電力制御データ（パケット）に関わらず、送信電力を制限することで、受電装置への過剰な電力供給を防止し、回路を保護することができる。

複数のセンサは、複数のセンシングコイルを含んでもよい。各センシングコイルは、受信コイルとの相互作用により、それ自身と受信コイルとの距離に応じた検出信号を生成する。複数のセンシングコイルの位置は既知であるため、複数の検出信号にもとづいて、受電装置の高速な移動を検出できる。

複数のセンサは、複数の磁気センサを含んでもよい。各磁気センサは、受信コイルとの相互作用により、それ自身と受信コイルとの距離に応じた検出信号を生成する。複数の磁気センサの位置は既知であるため、複数の検出信号にもとづいて、受電装置の高速な移動を検出できる。

複数のセンサは、送信コイルの中心を基準に、第１方向に対称配置される第１センサおよび第２センサを含んでもよい。移動検出部は、第１センサおよび第２センサの検出信号の相対的な関係にもとづいて、第１方向への高速な移動を検出してもよい。
検出信号の大きさは、送受信コイル間の距離のみでなく、受電装置の受信コイルのインダクタンスにも依存する。そこで、各センサの検出信号の絶対値ではなく、複数の検出信号の相対的な関係（波形の関係、大小関係、差分、あるいは比率）を利用することにより、さまざまなインダクタンスの受信コイルの接近を検出できる。

たとえば第１センサと第２センサの一方の検出信号が接近を、他方の検出信号が離間を示すとき、中心に第１方向に近づく移動と判定してもよい。

複数のセンサは、送信コイルの中心を基準に、第２方向に対称配置される第３センサおよび第４センサをさらに含んでもよい。移動検出部は、第３センサおよび第４センサの検出信号の相対的な関係にもとづいて、第２方向への高速な移動を検出してもよい。
たとえば第３センサと第４センサの一方の検出信号が接近を示し、他方の検出信号が離間を示すとき、中心に第２方向に近づく移動と判定してもよい。

第１方向と第２方向は直交してもよい。

送電コントローラは、複数のセンサすべての検出信号にもとづいて、高さ方向の高速な移動を検出してもよい。
すべての検出信号が接近を示すとき、受電装置の落下を検出してもよい。

送電コントローラは、高速な移動が検出されると、送電電力に上限を設定してもよい。送電コントローラは、高速な移動が検出されると、送信電力を低下させてもよい。送電コントローラは、高速な移動が検出されると、送信を停止してもよい。

ワイヤレス送電装置は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠してもよい。

本発明の別の態様は、充電器に関する。この充電器は、上述のいずれかのワイヤレス送電装置を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、電子機器の高速な移動に起因する問題を解決できる。

Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。充電器と電子機器を示す図である。実施の形態に係る送電装置を備える給電システムのブロック図である。図４（ａ）、（ｂ）は、送信コイルと受信コイルの接近を模式的に示す図である。図４（ａ）の移動に関連する検出信号、差分信号および接近信号を示す波形図である。図４（ｂ）の移動に関連する検出信号、差分信号および接近信号を示す波形図である。送信コイルと受信コイルの接近を示す図である。図７の移動に関連する検出信号および接近信号を示す波形図である。送電装置を備える充電器を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施の形態に係る送電装置２００を備える給電システム１００のブロック図である。給電システム１００は、送電装置２００（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３００（ＲＸ、Power Receiver）とを備える。受電装置３００は、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。

送電装置２００は、たとえば充電台を有する充電器に搭載される。送電装置２００は、送信アンテナ２０１、ドライバ２０４、送電コントローラ２０６、復調器２０８、ＤＣ電源２１０、移動検出部２３０を備える。送電装置２００は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠する。本実施の形態では、Ｑｉ規格にもとづいて構成および動作を説明する。

送信アンテナ２０１は、直列に接続された送信コイル２０２および共振コンデンサ２０３を含む。ドライバ２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。本実施の形態では、フルブリッジ回路が使用される。ブリッジ回路２０５の上側電源端子Ｐ１には、ＤＣ電源２１０からの電源電圧Ｖ_ＤＤが供給され、下側電源端子Ｐ２は接地される。上側電源端子Ｐ１には平滑キャパシタＣ_Ｓが接続されてもよい。

送電コントローラ２０６は、送電装置２００全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２０４のスイッチング周波数ｆ_ＳＷ、あるいはスイッチングのデューティ比、ブリッジ回路の動作モード（ハーフブリッジ／フルブリッジ）、フルブリッジモードにおけるレッグ間の位相差を制御することにより、送信電力を変化させる。

Ｑｉ規格では、送電装置２００と受電装置３００の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３００から送電装置２００に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）、受電装置３００の固有の情報を示すデータなどが含まれる。また制御信号Ｓ３には、送信アンテナ２０１のＱ値の適正範囲を規定するしきい値が含まれてもよい。

復調器２０８は、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。送電コントローラ２０６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいてドライバ２０４を制御し、受電装置３００が要求した電力を送信する。

送信コイル２０２の近傍、もしくは送信コイル２０２とオーバーラップする領域に、複数のセンサ２２０＿１〜２２０＿４が設けられる。センサ２２０の個数は特に限定されないが、最低２個、好ましくは４個もしくはそれ以上が好ましい。各センサ２２０＿ｘ（ｘ＝１，２，３，４）は、自分自身と受電装置３００の受信コイル３０２との距離に応じた検出信号Ｓ１ｘを生成する。

センサ２２０としては、磁気センサあるいはセンシングコイルを用いることができる。磁気センサは、受信コイル３０２に電流が流れることにより受信コイル３０２が発生する磁界を検出する。センシングコイルは、受信コイル３０２が発生する磁界を受け、磁界に応じて流れるそれ自身に流れる誘導電流、あるいは誘導電流に応じて生ずる起電力を、検出信号として出力してもよい。

あるいはセンサ２２０は、市販される誘導型、磁気式などの公知の近接センサを用いてもよい。

移動検出部２３０は、複数のセンサ２２０＿１〜２２０＿４からの検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４（検出信号Ｓ１０と総称する）を受ける。移動検出部２３０は、検出信号Ｓ１０にもとづき、ワイヤレス受電装置３００の受信コイル３０２と送信コイル２０２の中心２２２との高速な接近を検出する。

たとえば移動検出部２３０は、受信コイル３０２と送信コイル２０２の高速な接近を検出すると、接近信号Ｓ２１をアサート（たとえばハイレベル）する。送電コントローラ２０６は、ワイヤレス受電装置３００の受信コイル３０２と送信コイル２０２の中心２２２との高速な接近が検出されると、送電を制限する。

複数のセンサ２２０は、送信コイル２０２の中心２２２を基準に、第１方向（図中、Ｘ方向）に対称配置される第１センサ２２０＿１および第２センサ２２０＿２を含む。さらに複数のセンサ２２０は、送信コイル２０２の中心２２２を基準に、第２方向（図中、Ｙ方向）に対称配置される第３センサ２２０＿３および第４センサ２２０＿４をさらに含んでもよい。第２方向は第１方向と垂直であることが好ましい。

移動検出部２３０は、第１センサ２２０＿１および第２センサ２２０＿２からの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の相対的な関係にもとづいて、受信コイル３０２の第１方向への高速な移動を検出する。たとえば移動検出部２３０は、検出信号Ｓ１１とＳ１２の差分ΔＸにもとづいて、第１方向の高速な接近を検出してもよい。

移動検出部２３０は、第３センサ２２０＿３および第４センサ２２０＿４からの検出信号Ｓ１３，Ｓ１４にもとづいて、受信コイル３０２の第２方向への高速な移動を検出する。たとえば移動検出部２３０は、検出信号Ｓ１３とＳ１４の差分ΔＹにもとづいて、第２方向の高速な接近を検出してもよい。

また移動検出部２３０は、第１センサ２２０＿１から第４センサ２２０＿４すべての検出信号にもとづいて、受信コイル３０２の高さ方向の高速な移動を検出する。

移動検出部２３０は、アナログ回路で構成してもよいし、デジタル回路で構成してもよい。アナログ回路の場合、公知の加算器、減算器、微分回路、コンパレータなどを用いることができる。デジタル回路の場合、検出信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、デジタル値を演算処理するプロセッサなどを用いることができる。

送電コントローラ２０６は、高速な接近を検出すると、送電電力に上限を設定してもよい。あるいは送電コントローラ２０６は、高速な接近を検出すると、送信電力を低下させてもよいし、送信を停止してもよい。

以上が送電装置２００の構成である。続いてその動作を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、送信コイル２０２と受信コイル３０２の接近を模式的に示す図である。図４（ａ）では、受信コイル３０２が第１方向に移動する。図５は、図４（ａ）の移動に関連する検出信号Ｓ１１，Ｓ１２、差分信号ΔＸ（＝Ｓ１１−Ｓ１２）および接近信号Ｓ２１を示す波形図である。時刻ｔ０より前において受信コイル３０２は静止しており、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２はとある値を有している。

時刻ｔ０に受信コイル３０２が動き始めると、それに応じて検出信号Ｓ１１，Ｓ１２が変動する。具体的には一方の検出信号Ｓ１１は減少、つまり離間を示し、他方の検出信号Ｓ１２は増加、すなわち近接を示す。移動検出部２３０は、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の差分Ｓ１１−Ｓ１２の傾きβが、所定のしきい値αを超えると、高速な近接と判定し、接近信号Ｓ２１をアサートしてもよい。

接近信号Ｓ２１がアサートされると直ちに、すなわち受信コイル３０２が送信コイル２０２の中心２２２に最近接する時刻ｔ１より前の時刻ｔ２に、送信電力が制限される。これにより過剰な送信電力によって受電装置３００側の整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが跳ね上がるのを防止できる。

図４（ｂ）では、受信コイル３０２が第１および第２方向に移動する。図６は、図４（ｂ）の移動に関連する検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４、差分信号ΔＸ（＝Ｓ１１−Ｓ１２），ΔＹ（＝Ｓ１３−Ｓ１４）および接近信号Ｓ２１を示す波形図である。この例では２つの差分信号ΔＸ，ΔＹは、実質的に同じ波形を有している。移動検出部２３０は、差分信号ΔＸ，ΔＹの傾きβｘ，βｙの少なくとも一方がしきい値を超えると、接近信号Ｓ２１をアサートしてもよい。

あるいは移動検出部は、２つの差分信号ΔＸとΔＹそれぞれの傾きβｘ，βｙを加算し、加算値βｘ＋βｙがしきい値を超えたときに、接近信号Ｓ２１をアサートしてもよい。あるいは２つの差分信号ΔＸとΔＹの傾きベクトルβｘ，βｙのノルム√（βｘ^２＋βｙ^２）がしきい値を超えたときに、接近信号Ｓ２１をアサートしてもよい。

この例においても、接近信号Ｓ２１がアサートされると直ちに、すなわち受信コイル３０２が送信コイル２０２の中心２２２に最近接する時刻ｔ１より前の時刻ｔ２に、送信電力が制限される。これにより過剰な送信電力によって受電装置３００側の整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが跳ね上がるのを防止できる。

図７は、送信コイル２０２と受信コイル３０２の接近を示す図である。この例では送信コイル２０２と受信コイル３０２が高さ方向に接近する。これはたとえば受電装置３００を充電台の上に落下させた状況などに対応する。図８は、図７の移動に関連する検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４および接近信号Ｓ２１を示す波形図である。時刻ｔ０に受信コイル３０２が落下すると、すべてのセンサ２２０＿１〜２２０＿４との距離が一斉に近づくため、複数の検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４はすべて同じ方向に変化する。そこで移動検出部２３０は、複数の検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４が同じ方向に変化し、かつそれらの変化速度がしきい値を超えるときに落下と判定し、接近信号Ｓ２１をアサートしてもよい。

接近信号Ｓ２１がアサートされると直ちに、すなわち受電装置３００が着地する時刻ｔ１より前の時刻ｔ２に、送信電力が制限される。これにより過剰な送信電力によって受電装置３００側の整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが跳ね上がるのを防止できる。

比較技術として、送信コイル２０２の中心２２２に、単一のセンサを配置することも考えられる。この場合、単一のセンサの検出信号は、中心２２２と受信コイル３０２の距離を表すこととなる。しかしながら検出信号の大きさは、送受信コイル間の距離のみでなく、受信コイル３０２のインダクタンスにも依存しており、インダクタンスは電子機器ごとにばらつきがある。したがって、単一のセンサでは、電子機器ごとの受信コイル３０２のインダクタンスのばらつきによって、高速な接近の検出を逃したり、低速な検出を高速な検出と誤判定するおそれがある。これに対して本実施の形態では、複数のセンサ２２０の出力を利用するため、受信コイル３０２のインダクタンスのばらつきを許容して、高速な近接を検出できる。

続いて送電装置２００の用途を説明する。図９は、送電装置２００を備える充電器４００を示す図である。充電器４００は、受電装置３００を備える電子機器（不図示）を充電する。充電器４００は、筐体４０２、充電台４０４、回路基板４０６、を備える。給電対象の電子機器は、充電台４０４上に載置される。ドライバ２０４や送電コントローラ２０６、復調器２０８、移動検出部２３０などの回路部品は、回路基板４０６上に実装される。送信コイル２０２は、充電台４０４の直下にレイアウトされ、その周辺には、複数のセンサ２２０が配置される。

充電器４００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１０からの直流電圧を受けてもよいし、ＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵してもよい。あるいは充電器４００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの給電線を備えるバスを介して、外部からＤＣ電力の供給を受けてもよい。

実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。

移動検出部２３０の演算速度が十分に速い場合には、複数の検出信号Ｓ１１〜Ｓ１４にもとづいて、送信コイル２０２の中心２２２と受信コイル３０２の距離、あるいは、中心２２２に対する受信コイル３０２の相対座標を演算してもよい。

実施の形態では、送信コイル２０２が１個の場合を示したが、複数の送信コイル２０２が切りかえ可能な充電器４００も存在する。この場合、送信コイルごとに、複数のセンサのセットを設けてもよい。

実施の形態では、送電装置２００が静止し、受電装置３００が移動する場合を説明したが、その逆、つまり受電装置３００が静止し、送電装置２００が移動する場合についても本発明は有効である。

実施の形態では、第１方向の移動を検出する際に、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の差分ΔＸに着目したが、本発明はそれには限定されず、それらの比、大小関係などにもとづいて、急速な接近を検出してもよい。あるいは、複数の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形のパターンマッチングにより、急速な接近を検出してもよい。第２方向についても同様である。

実施の形態では、４個のセンサを設ける場合を説明したが、さらに多くのセンサを配置してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００…給電システム、２００…送電装置、２０１…送信アンテナ、２０２…送信コイル、２０３…共振コンデンサ、２０４…ドライバ、２０５…ブリッジ回路、２０６…送電コントローラ、２０８…復調器、２１０…ＤＣ電源、２２０…センサ、２３０…移動検出部、Ｓ１…駆動信号、Ｓ２…電力信号、Ｓ３…制御信号、Ｓ１１〜Ｓ１４…検出信号、Ｓ２１…接近信号、３００…受電装置、３０２…受信コイル、４００…充電器、４０２…筐体、４０４…充電台、４０６…回路基板。

本発明は、ワイヤレス給電に利用できる。

Claims

ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置であって、
送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、
前記ドライバを制御する送電コントローラと、
前記送信コイルの近傍に、または前記送信コイルとオーバーラップして設けられた複数のセンサと、
前記複数のセンサの検出信号にもとづき、前記ワイヤレス受電装置の受信コイルと前記送信コイルの中心との高速な接近を検出する移動検出部と、
を備え、
前記送電コントローラは、前記ワイヤレス受電装置と前記送信コイルの中心との前記高速な接近が検出されると、送電を制限することを特徴とするワイヤレス送電装置。
前記複数のセンサは、前記送信コイルの中心を基準に、第１方向に対称配置される第１センサおよび第２センサを含み、
前記移動検出部は、前記第１センサおよび前記第２センサの検出信号の相対的な関係にもとづいて、前記第１方向に関する高速な接近を検出することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス送電装置。
前記移動検出部は、前記第１センサと前記第２センサの一方の検出信号が接近を、他方の検出信号が離間を示すとき、前記第１方向の近接と判定することを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス送電装置。
前記複数のセンサは、前記送信コイルの中心を基準に、第２方向に対称配置される第３センサおよび第４センサをさらに含み、
前記移動検出部は、前記第３センサおよび前記第４センサの検出信号の相対的な関係にもとづいて、前記第２方向に関する高速な接近を検出することを特徴とする請求項２または３に記載のワイヤレス送電装置。
前記移動検出部は、前記第３センサと前記第４センサの一方の検出信号が接近を、他方の検出信号が離間を示すとき、前記第２方向の近接と判定することを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス送電装置。
前記第１方向と前記第２方向は直交することを特徴とする請求項４または５に記載のワイヤレス送電装置。
前記移動検出部は、前記複数のセンサすべての検出信号にもとづいて、高さ方向の高速な接近を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
前記送電コントローラは、前記高速な接近が検出されると、送電電力に上限を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
前記送電コントローラは、前記高速な接近が検出されると、送信電力を低下させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
前記送電コントローラは、前記高速な接近が検出されると、送信を停止することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
前記複数のセンサは、複数のセンシングコイルを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
前記複数のセンサは、複数の磁気センサを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠したことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
請求項１から１３のいずれかに記載のワイヤレス送電装置を備えることを特徴とする充電器。