JP6678494B2 - 非接触送受電装置 - Google Patents
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Description
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の一例を挙げるならば、電力を送電または受電する送受電コイルと、送受電コイルと共振回路を構成する共振容量と、送受電コイルへ送電電力を出力するとともに送受電コイルから受電電力を入力される送受電回路と、送受電回路を介して送受電コイルに送電電力を供給する電源部と、送受電回路を介した送電電力の供給と受電電力の出力とを切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路を制御する制御回路と、を備え、スイッチ回路は、受電電力の電源部への入力を防止することを特徴とする非接触送受電装置である。
[第1の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置の回路構成について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態における非接触送受電装置の回路構成の一例を示している。
[第2の実施形態]
本実施形態の非接触送受電装置の回路構成について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態における非接触送受電装置の回路構成の一例を示す。
[第3の実施形態]
本実施形態では、図2で示した非接触送受電装置の回路構成における電源回路と制御回路の構成の一例について、図3Aを用いて説明する。図3Aは、本実施形態における非接触送受電装置の回路構成の一例を示している。
[第4の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置の回路構成について、図4を用いて説明する。図4は本実施形態における非接触送受電装置の回路構成の一例を示す。
[第5の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置の回路構成について、図5を用いて説明する。図5は、本実施形態における非接触送受電装置の回路構成の一例を示したものである。
[第6の実施形態]
本発明における送受電装置の第6の実施形態について、図6を用いて説明する。図6は、非接触送受電装置の回路構成の一例を示している。本実施形態では、送電回路と受電回路を別の構成とすることで、送電電力と受電電力の衝突を回避するようにしている。
[第7の実施形態]
本発明における第2の実施形態について、図7を用いて説明する。なお、重複する部分については、以下説明は省略する。
[第8の実施形態]
次に、説明した各実施形態の非接触送受電装置の回路を搭載した装置の実施形態について説明していく。なお、以降の各実施形態における送受電回路部や通信回路部は、上述した各実施形態における送受電回路(送電回路と受電回路)や通信回路であることはいうまでもない。また、それらの制御や通信は、各実施形態における、制御回路、通信回路等の回路構成が行っていることはいうまでもない。
[第9の実施形態]
次に、本実施形態における非接触送受電装置について、図9および図10を用いて説明する。図9は、本実施形態における非接触送受電装置において、MHz帯の周波数で送電する場合を示している。図10は、本実施形態における非接触送受電装置において、kHz帯の周波数で送電する場合を示している。
[第10の実施形態]
本実施形態の非接触送受電装置について、図11を用いて説明する。非接触送受電装置18は、蓋体部分が閉じた状態のノート型パソコン25の蓋体部分に置かれている。また、ノート型パソコンのACアダプタ17はパソコン本体を分岐して送受電装置18のDCジャック6に接続されている。非接触送受電装置18は無線通信装置がオン状態となる程度の弱い電力で給電している。非接触送受電装置18は、対象となる携帯端末22やデジタルカメラ23が非接触送受電装置18の上に置かれると、認証後、充電がスタートする。
[第11の実施形態]
本実施形態の非接触送受電装置について、図12を用いて説明する。非接触充電回路が搭載されたノート型パソコン26は、受電コイル27を有している。非接触送受電装置18は、商用の100Vコンセント28に接続される。
[第12の実施形態]
本実施形態の非接触送受電装置について、図13を用いて説明する。図13において、非接触充電非対応の携帯端末31は、非接触送受電装置18に接続される。非接触送受電装置18は、USBの変換コネクタ37を有し、充電台32の上に置かれる。充電第32は、送電コイル33と、共振容量34と、送電回路部35と、通信回路36と、を有する充電台32は、AC100Vのコンセント38に接続される。
[第13の実施形態]
本実施形態の非接触送受電装置について、図14を用いて説明する。図14において、kHz帯の非接触充電に対応した携帯端末37は、非接触送受電装置18の上に置かれている。充電台32の送電コイル33からはMHz帯として例えば6.78MHzの周波数で電力を送電している。
これにより、kHz帯の非接触充電に対応した携帯端末37が近づいた場合、非接触送受電装置18は、複数あるkHz帯のコイルのうち、最も距離の近い送受電コイルをオン状態として送電を開始することができる。
[第14の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置について、図15を用いて説明する。図15には、非接触充電用の送電コイルが複数搭載された机41を示している。
[非接触送受電装置の送受電動作の説明]
次に、これまでの実施形態における非接触送受電装置が、送電あるいは受電を開始するまでの動作を示す制御フローチャートについて、図16を用いて説明する。まず、送受電装置18により送電が開始されるまでの動作を以下説明する。
[第15の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置について、図17を用いて説明する。図17において、1701、1702が電気自動車、1703、1704が送受電回路、1705、1707は送受電コイル、1706、1708は容量である。
[第16の実施形態]
本実施形態における非接触送受電装置について、図18を用いて説明する。図18において、1801が無人航空機、1802は送受電回路部、1803、1807、1809は通信回路、1804は送受電コイルを内蔵したプロペラガイド、1805は支柱、1806は受電回路を搭載したセンサ、1808は送電装置である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
、7…受電コイル28…100Vコンセント、32…充電台、33…送電コイル、34…共振容量、35…送電回路部、37…USB変換コネクタ、38…コンセントプラグ、101…可変電圧電源、102、103、131、241、242…ゲートドライブ入力端子、104、105、133、159、218、219、223、243、244、305、307、313、315、331、333、348、350…電界効果トランジスタ、106、107、134、208、213、235、237、245、246、325、326、327、328、355、356…ダイオード、108、141、210…制御回路、109…変復調回路、110、139、303、342、173、1706、1708…共振容量、111、140、341、1703、1704、1705、1707…送受信コイル、122…平滑コンデンサ、125、126…整流電圧出力端子、132、249…チョークコイル、135、137、247、248、252、254、304、308、312、316、321、324、344、346、347…容量、136、253、322、323、345…インダクタ、138、320…ローパスフィルタ、143、212…アンテナ、171、172、230…スイッチ回路、200…電源・制御部
201…ドライバ回路、205、206、207…制御出力端子、209…電源回路、214…ドレイン接続端子、217…電源制御回路、220、238、306、314、332、349…接地抵抗、221、222、309、310、317、318、334、335、351、352…ゲート抵抗、224…電源端子、225…ドライブ信号出力端子、231、232…スイッチ端子、233…スイッチ制御端子、234、236…バイアス抵抗、250…中間タップ付きトランス、301…送電コイル、302…負荷コイル
1701、1702…電気自動車、1703、1704…送受電コイル、1801…無人航空機、1804…送受電コイルを内蔵したプロペラガイド、1805…支柱、1806…受電回路を搭載したセンサ、1808…送電装置
Claims (13)
- 電力を送電または受電する送受電コイルと、
前記送受電コイルと共振回路を構成する共振容量と、
前記送受電コイルへ送電電力を出力するとともに前記送受電コイルから受電電力を入力される送受電回路と、
前記送受電回路を介して前記送受電コイルに前記送電電力を供給する電源部と、
前記送受電回路を介した前記送電電力の供給と前記受電電力の出力とを切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記スイッチ回路は、第1のP型電界効果トランジスタと第2のP型電界効果トランジスタとを有し、
前記第1のP型電界効果トランジスタと前記第2のP型電界効果トランジスタは、ドレイン側同士で直列に接続されるとともに、ゲートは並列に接続され、前記第1のP型電界効果トランジスタのソース側は、第1のダイオードを介して前記ゲートに接続され、前記第2のP型電界効果トランジスタのソース側は、第2のダイオードを介して前記ゲートに接続され、
前記スイッチ回路は、前記受電電力の前記電源部への入力を防止することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項1に記載の非接触送受電装置であって、
複数の前記送受電コイルと、
前記制御回路の制御に基づいて、前記複数の送受電コイルのうち一つの前記送受電コイルを前記送受電回路に電気的に接続する複数のスイッチ回路と、
前記送電電力を変調するとともに前記受電電力を復調する変復調回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記変復調回路の変調および復調に基づいて、前記複数のスイッチ回路により前記送受電回路に電気的に接続された前記送受電コイルの送電効率を算出し、当該算出した送電効率に基づいて送電に用いる送受電コイルを選択することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項1に記載の非接触送受電装置であって、
前記送受電回路は、スイッチング素子と送電周波数においてインピーダンスが十分大きいインダクタンス値となるチョークコイルが直列接続されたアンプを有することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項1に記載の非接触送受電装置であって、
送電する対象装置と通信する通信回路、を備え、
前記送受電回路は、前記送受電コイルに出力する前記送電電力の大きさを調整する電源制御回路を有し、
前記電源制御回路は、前記制御回路が前記通信回路を介して前記対象装置と通信した信号に基づき前記対象装置を認証した場合に、前記送受電コイルに出力する前記送電電力の大きさを大きくすることを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項1に記載の非接触送受電装置であって、
前記送受電回路と前記送受電コイルとの間に少なくとも第1と第2の容量と第1のインダクタを有するπ型のローパスフィルタを備え、
前記ローパスフィルタは、第1と第2の容量の値を切り換えることにより、前記送受電回路と前記送受電コイル間のインピーダンス整合を制御可能であることを特徴とする非接触送受電装置。 - 電力を送電または受電する送受電コイルと、
前記送受電コイルと共振回路を構成する共振容量と、
前記送受電コイルへ送電電力を出力するとともに前記送受電コイルから受電電力を入力される送受電回路と、
前記送受電回路を介して前記送受電コイルに前記送電電力を供給する電源部と、
前記送受電回路を介した前記送電電力の供給と前記受電電力の出力とを切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記送受電コイルは、外側送受電コイルと、前記外側送受電コイルの内周側に設けられた内側送受電コイルと、を有し、
前記スイッチ回路は、前記内側送受電コイルの一端と前記共振容量を介して直列に接続される第1のスイッチ回路および並列に接続される第2のスイッチ回路と、前記外側送受電コイルの一端と直列接続される第3のスイッチ回路と、を有し、
前記外側送受電コイルの他端および前記内側送受電コイルの他端は、接地され、
前記制御回路は、前記第1のスイッチ回路および前記第2のスイッチ回路および前記第3のスイッチ回路をオン状態またはオフ状態とするための制御信号を出力し、
前記送受電コイルは、前記制御信号に基づき、直列共振方式と磁気共鳴方式とのいずれかに切り替わり、
前記スイッチ回路は、前記受電電力の前記電源部への入力を防止することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項6に記載の非接触送受電装置であって、
前記送受電コイルは、前記第1のスイッチ回路がオン状態および前記第2のスイッチ回路がオフ状態および前記第3のスイッチ回路がオフ状態である場合に、前記直列共振方式となり、
前記第1のスイッチ回路がオフ状態および前記第2のスイッチ回路がオン状態および前記第3のスイッチ回路がオン状態である場合に、前記磁気共鳴方式となることを特徴とする非接触送受電装置。 - 電力を送電または受電する送受電コイルと、
前記送受電コイルと共振回路を構成する共振容量と、
前記送受電コイルへ送電電力を出力するとともに前記送受電コイルから受電電力を入力される送受電回路と、
前記送受電回路を介して前記送受電コイルに前記送電電力を供給する電源部と、
前記送受電回路を介した前記送電電力の供給と前記受電電力の出力とを切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記送受電回路は、前記電源部からの前記送電電力を前記送受電コイルに出力する送電回路と、前記送受電コイルで受電した前記受電電力を出力する受電回路と、を有し、
前記スイッチ回路は、前記送電回路に電気的に接続された送電側スイッチ回路と、前記受電回路に電気的に接続された受電側スイッチ回路と、を有し、
前記制御回路は、前記送電側スイッチ回路および前記受電側スイッチ回路をオンまたはオフにするための制御信号を出力し、
前記送受電コイルは、電力を送電するための送電コイルと、前記送電コイルの内周側に設けられた受電コイルと、を有し、前記制御信号に基づいて、前記送電回路から出力された前記送電電力を送電し、または、送電された電力を磁気共鳴により受電し、
前記送電コイルは、前記共振容量と共振回路を構成し、
前記送電側スイッチ回路の一端は前記送電コイルと前記送電回路との間に電気的に接続されるとともに、前記送電側スイッチ回路の他端は接地され、
前記送電コイルの一端は前記共振容量を介して前記送電回路に電気的に接続されるとともに、前記送電コイルの他端は接地され、
前記受電コイルの両端は、前記受電回路に接続され、
前記受電側スイッチ回路は、前記受電回路と前記受電コイルの一端との間で直列接続され、
前記スイッチ回路は、前記受電電力の前記電源部への入力を防止することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項8に記載の非接触送受電装置であって、
前記送電コイルは、前記送電側スイッチ回路および前記受電側スイッチ回路がオフ状態の場合に、前記送電回路からの前記送電電力を送電し、
前記受電コイルは、前記送電側スイッチ回路および前記受電側スイッチ回路がオン状態の場合に、磁気共鳴により送電された電力を受電することを特徴とする非接触送受電装置。 - 電力を送電または受電する送受電コイルと、
前記送受電コイルと共振回路を構成する共振容量と、
前記送受電コイルへ送電電力を出力するとともに前記送受電コイルから受電電力を入力される送受電回路と、
前記送受電回路を介して前記送受電コイルに前記送電電力を供給する電源部と、
前記送受電回路を介した前記送電電力の供給と前記受電電力の出力とを切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を制御する制御回路と、
平板状の非金属性筺体と、
を備え、
前記非金属性筺体は、第1の面側に設けた前記送受電コイルと、
前記第1の面に置かれた送電対象と通信をする通信回路と、
前記通信回路の通信に基づいて、前記送受電コイルからの送電を開始させる制御部と、
前記第1の面と対向した第2の面側に設けた、前記第1の面側に設けた前記送受電コイルの数より多い複数の前記送受電コイルと、
前記第1の面と前記第2の面との間に設けられた磁性体シートと、
を備え、
前記スイッチ回路は、前記受電電力の前記電源部への入力を防止することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項10に記載の非接触送受電装置であって、
前記第1の面側に設けた前記送受電コイルは、メガヘルツ帯の周波数で送受電し、
前記第2の面側に設けた前記送受電コイルは、キロヘルツ帯の周波数で送受電することを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項10に記載の非接触送受電装置であって、
前記非金属性筺体は、電力を出入力する出入力端子を備えることを特徴とする非接触送受電装置。 - 請求項10に記載の非接触送受電装置であって、
前記非金属性筺体の面の向きを検出する重力センサを備え、
前記第1の面側に設けた前記送受電コイルと前記第2の面側に設けた前記送受電コイルは、前記重力センサが検出した面の向きに基づいて、送電モードと受電モードが切り替わることを特徴とする非接触送受電装置。
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