JP6977654B2 - ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムに関する。
ワイヤレスによる電力の伝送であるワイヤレス電力伝送に関する技術の研究や開発が行われている。
これに関し、地上側の送電コイルから車両側の受電コイルに給電する非接触給電システムであって、受電コイルから供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換し、変換した脈流電圧を直流電圧に平滑化する整流平滑回路と、整流平滑回路に接続された駆動回路とを備え、駆動回路に接続されたバッテリーと駆動回路との間に設けられたリレー回路がオンの時には、整流平滑回路の前段において整流平滑回路に供給される交流電圧に基づいてコイル位置を検出し、当該リレー回路がオフの時には、整流平滑回路の後段において整流平滑回路から供給された直流電圧に基づいてコイル位置を検出する非接触給電システムが知られている(特許文献1参照)。
国際公開第2017/199374号
ここで、このような非接触給電システムでは、整流平滑回路は、供給された交流電圧を脈流電圧に整流する整流回路と、整流回路によって整流された脈流電圧を直流電圧に平滑化する平滑コンデンサーを備えている。この平滑コンデンサーは、当該直流電圧の大きさが大きいほど、脈流電圧を精度よく平滑化することができず、大きなリプルを発生させてしまう。すなわち、当該非接触給電システムでは、整流平滑回路から供給される直流電圧は、当該直流電圧の大きさが大きいほど、リプルによって大きく変動してしまう。その結果、当該非接触給電システムは、リレー回路がオフの時、すなわち、駆動回路に接続されたバッテリーと駆動回路との電気的な接続が切断されている時、コイル位置を精度よく検出することができない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、負荷の接続状態にかかわらず、受電コイルの送電コイルに対する相対的な位置を精度よく検出することができるワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムを提供することを課題とする。
本発明の一態様は、ワイヤレス送電装置が備える送電コイルから交流電力を受電するワイヤレス受電装置であって、前記送電コイルと磁気的に結合される受電コイルと、前記受電コイルから供給される交流電圧を整流して負荷に出力する第1整流回路と、前記第1整流回路と前記負荷との間において、前記第1整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第11出力端子と、前記第1整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第12出力端子との間に接続される第1コンデンサーと、前記受電コイルに対して前記第1整流回路と並列に接続され、前記受電コイルから供給された交流電圧を整流する第2整流回路と、前記第2整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第21出力端子と、前記第2整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第22出力端子との間に接続される第2コンデンサーと、前記第21出力端子と前記第22出力端子との間の電圧を検出する第2電圧検出回路と、前記第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記受電コイルの前記送電コイルに対する相対的な位置を検出する位置検出回路と、を備えるワイヤレス受電装置である。
本発明によれば、負荷の接続状態にかかわらず、受電コイルの送電コイルに対する相対的な位置を精度よく検出することができる。
実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム1の構成の一例を示す図である。 ワイヤレス受電装置20の構成の一例を示す図である。
<実施形態>
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、本実施形態では、説明の便宜上、ワイヤレスによる電力の伝送をワイヤレス電力伝送と称して説明する。また、本実施形態では、直流電力に応じた電気信号、又は交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体である。なお、伝送路は、当該導体に代えて、線状に形成された導体である導線等であってもよい。
<ワイヤレス電力伝送システムの概要>
まず、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム1の概要について説明する。図1は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム1の構成の一例を示す図である。
ワイヤレス電力伝送システム1は、ワイヤレス送電装置10と、ワイヤレス受電装置20を備える。
ワイヤレス電力伝送システム1では、ワイヤレス電力伝送によって電力がワイヤレス送電装置10からワイヤレス受電装置20に伝送される。より具体的には、ワイヤレス電力伝送システム1では、ワイヤレス電力伝送によって電力が、ワイヤレス送電装置10が備える送電コイルL1(図1において不図示)からワイヤレス受電装置20が備える受電コイルL2(図1において不図示)に伝送される。ワイヤレス電力伝送システム1は、例えば、磁界共鳴方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う。なお、ワイヤレス電力伝送システム1は、磁界共鳴方式に代えて、他の方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う構成であってもよい。
以下では、一例として、ワイヤレス電力伝送システム1が、図1に示したように、電気自動車EVに搭載されたバッテリー(二次電池)に対してワイヤレス電力伝送による充電を行うシステムに適用された場合について説明する。電気自動車EVは、バッテリーに充電された電力によりモーターを駆動して走行する電動車両(移動体)である。図1に示した例では、ワイヤレス電力伝送システム1は、充電設備側の地面Gに設置されたワイヤレス送電装置10と、電気自動車EVに搭載されたワイヤレス受電装置20とを備える。なお、ワイヤレス電力伝送システム1は、当該システムに適用される構成に代えて、他の装置、他のシステム等に適用される構成であってもよい。
ここで、磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送では、ワイヤレス電力伝送システム1は、ワイヤレス送電装置10が備える図示しない送電側共振回路(図1に示した例では、後述する送電コイルユニット13に備えられている)とワイヤレス受電装置20が備える図示しない受電側共振回路(図1に示した例では、後述する受電コイルユニット21に備えられている)との間の共振周波数を近づけ(又は当該共振周波数を一致させ)、共振周波数付近の高周波電流及び電圧を送電コイルユニット13に印加し、電磁的に共振(共鳴)させた受電コイルユニット21に電力をワイヤレスで伝送(供給)する。
このため、本実施形態のワイヤレス電力伝送システム1は、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車EVに伝送しながら、電気自動車EVに搭載されたバッテリーに対してワイヤレス電力伝送による充電を行うことができる。
しかしながら、ワイヤレス受電装置20のワイヤレス送電装置10に対する相対的な位置が予め決められた位置からずれていた場合、すなわち、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置からずれていた場合、送電コイルユニット13から受電コイルユニット21へのワイヤレス電力伝送の伝送効率が低下してしまうことが知られている。伝送効率は、例えば、ワイヤレス電力伝送によって単位時間当たりに伝送される電力量によって表される。なお、伝送効率は、これに代えて、ワイヤレス電力伝送に応じた他の量によって表される構成であってもよい。
ワイヤレス電力伝送システム1では、このようなワイヤレス電力伝送の伝送効率の低下を抑制するため、ワイヤレス受電装置20が、ワイヤレス受電装置20のワイヤレス送電装置10に対する相対的な位置、すなわち、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出する。
具体的には、ワイヤレス電力伝送システム1では、ワイヤレス送電装置10は、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置の検出を開始することを示す情報をワイヤレス受電装置20から取得した場合、送電コイルL1によって受電コイルL2へ微弱電力の伝送を開始する。例えば、ワイヤレス送電装置10は、Wi−Fi(登録商標)等の規格に基づく無線通信によって当該情報をワイヤレス受電装置20から取得する。
ここで、微弱電力は、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置をワイヤレス受電装置20が検出するために必要な電力のことである。また、微弱電力は、通常電力よりも低い(微弱な)電力のことである。通常電力は、電気自動車EVに搭載されたバッテリー(二次電池)に対してワイヤレス電力伝送による充電を行う際にワイヤレス送電装置10がワイヤレス電力伝送によってワイヤレス受電装置20へ伝送する電力のことである。例えば、微弱電力は、通常電力の1〜10%程度の電力のことである。なお、微弱電力は、通常電力の1%より小さい電力であってもよく、通常電力の10%より大きい電力であってもよい。なお、ワイヤレス送電装置10は、他の方法によってワイヤレス受電装置20への微弱電力の伝送を開始する構成であってもよい。
ワイヤレス受電装置20は、微弱電力を受電した場合、受電した微弱電力に基づいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出する。ワイヤレス受電装置20は、検出した当該位置に応じた動作を行う。例えば、ワイヤレス受電装置20は、当該位置が予め決められた位置と一致するまで待機する。ワイヤレス受電装置20は、当該位置が予め決められた位置と一致したと判定した場合、当該位置が予め決められた位置と一致したことを示す情報を前述の無線通信によってワイヤレス送電装置10に出力する。ワイヤレス送電装置10は、当該情報を取得した場合、ワイヤレス電力伝送によって通常電力をワイヤレス受電装置20に伝送する。
<ワイヤレス電力伝送システムの構成>
以下、図1を参照し、ワイヤレス電力伝送システム1の構成について説明する。
ワイヤレス送電装置10は、変換回路11と、送電回路12と、送電コイルユニット13を備える。一方、ワイヤレス受電装置20は、受電コイルユニット21と、第1回路22Aと、第2回路22Bと、制御回路23を備える。そして、ワイヤレス受電装置20は、負荷Vloadと接続可能である。図1に示した例では、ワイヤレス受電装置20は、負荷Vloadと接続されている。なお、ワイヤレス受電装置20は、負荷Vloadを備える構成であってもよい。
変換回路11は、例えば、外部の商用電源Pと接続され、商用電源Pから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するAC(Alternating Current)/DC(Direct Current)コンバーターである。変換回路11は、送電回路12と接続されている。変換回路11は、当該交流電圧を変換した直流電圧を送電回路12に供給する。
なお、変換回路11は、送電回路12に対して直流電圧を出力するものであれば如何なるものであってもよい。例えば、変換回路11は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流平滑回路と力率改善を行うPFC(Power Factor Correction)回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、当該整流平滑回路とスイッチングコンバーター等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、送電回路12に対して直流電圧を出力する他の変換回路であってもよい。
送電回路12は、変換回路11から供給される直流電圧を交流電圧に変換するものである。例えば、送電回路12は、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路等である。送電回路12は、送電コイルユニット13に接続されている。送電回路12は、送電コイルユニット13が備える送電側共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット13に供給する。
送電コイルユニット13は、送電側共振回路として、例えば、図1において図示しない送電コイルL1とともに、図1において図示しないコンデンサーを備えたLC共振回路を備える。この場合、送電コイルユニット13では、当該コンデンサーの静電容量を調整することにより、送電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス送電装置10は、送電側共振回路の共振周波数を、受電コイルユニット21が備える受電側共振回路の共振周波数に近づけ(又は一致させ)、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。当該コンデンサーは、例えば、送電コイルL1に直列に接続されたコンデンサーにより構成されてもよく、送電コイルL1に対して直列に接続されたコンデンサーと、送電コイルL1に対して並列に接続されたコンデンサーとにより構成されてもよく、他の態様により構成されてもよい。以下では、一例として、当該コンデンサーが、送電コイルL1に対して直列に接続されたコンデンサーである場合について説明する。なお、送電コイルユニット13は、当該LC共振回路に代えて、送電コイルL1を備えた他の共振回路を送電側共振回路として備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット13は、送電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット13は、送電コイルL1と受電コイルL2との間の磁気的結合を高める磁性体、送電コイルL1が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体等を備える構成であってもよい。
送電コイルL1は、例えば、銅、アルミニウム等からなるリッツ線をスパイラル状に巻き回したワイヤレス電力伝送用コイルである。本実施形態の送電コイルL1は、電気自動車EVのフロアの下側と向かい合うように、地面Gの上に設置又は地面Gに埋設されている。以下では、一例として、送電コイルL1(すなわち、送電コイルユニット13)が送電回路12とともに地面Gの上に設置されている場合について説明する。
受電コイルユニット21は、受電側共振回路として、例えば、図1において図示しない受電コイルL2とともに、図1において図示しないコンデンサーを備えたLC共振回路を備える。この場合、受電コイルユニット21では、当該コンデンサーの静電容量を調整することにより、受電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス受電装置20は、受電側共振回路の共振周波数を送電側共振回路の共振周波数に近づける(一致させる場合も含む)ことにより、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。当該コンデンサーは、例えば、受電コイルL2に直列に接続されたコンデンサーにより構成されてもよく、受電コイルL2に対して直列に接続されたコンデンサーと、受電コイルL2に対して並列に接続されたコンデンサーとにより構成されてもよく、他の態様により構成されてもよい。以下では、一例として、当該コンデンサーが、受電コイルL2に対して直列に接続されたコンデンサーである場合について説明する。なお、受電コイルユニット21は、当該LC共振回路に代えて、受電コイルL2を備えた他の共振回路を受電側共振回路として備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット21は、受電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット21は、送電コイルL1と受電コイルL2との間の磁気的結合を高める磁性体、受電コイルL2が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体等を備える構成であってもよい。
第1回路22Aは、受電コイルユニット21に接続され、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して直流電圧に変換する。第1回路22Aは、負荷Vloadと接続可能である。図1に示した例では、第1回路22Aは、負荷Vloadと接続されている。第1回路22Aが負荷Vloadと接続されている場合、第1回路22Aは、変換した直流電圧を負荷Vloadに供給する。なお、ワイヤレス受電装置20では、第1回路22Aは、負荷Vloadと接続される場合において、充電回路を介して負荷Vloadと接続される構成であってもよい。
ここで、負荷Vloadは、第1回路22Aと接続されている場合、第1回路22Aから直流電圧が供給される。例えば、負荷Vloadは、前述した電気自動車EVに搭載されたバッテリー、電気自動車EVに搭載されたモーター等である。負荷Vloadは、電力の需要状態(貯蔵状態又は消費状態)によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷である。なお、ワイヤレス受電装置20において、負荷Vloadは、当該バッテリー、当該モーター等に代えて、第1回路22Aから直流電圧が供給される他の負荷であってもよい。
第2回路22Bは、受電コイルユニット21に対して第1回路22Aと並列に接続され、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して直流電圧に変換する。そして、第2回路22Bは、変換した直流電圧を検出する。第2回路22Bは、検出した直流電圧を制御回路23に出力する。
制御回路23は、ワイヤレス受電装置20を制御する。例えば、制御回路23は、各種の情報の送受信をワイヤレス送電装置10との間で行う。
また、制御回路23は、受電コイルL2が前述の微弱電力を受電している場合、第2回路22Bが検出した直流電圧を第2回路22Bから取得する。制御回路23は、取得した直流電圧に基づいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出する。そして、制御回路23は、検出した位置が予め決められた位置と一致したか否かを判定する。制御回路23は、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致したと判定した場合、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致したことを示す情報を無線通信によってワイヤレス送電装置10に出力する。ここで、制御回路23は、検出した位置が予め決められた範囲内に含まれる場合、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致したと判定する。なお、制御回路23は、他の方法によって受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致したと判定する構成であってもよい。また、制御回路23が有する機能のうちの一部又は全部は、電気自動車EVのECU(Electronic Control Unit)が有する構成であってもよい。
<ワイヤレス受電装置の構成>
以下、図2を参照し、ワイヤレス受電装置20の構成について説明する。図2は、ワイヤレス受電装置20の構成の一例を示す図である。
ワイヤレス受電装置20は、前述した通り、受電コイルユニット21と、第1回路22Aと、第2回路22Bと、制御回路23を備える。
第1回路22Aは、例えば、第1整流平滑回路RT01と、第1電圧検出回路VD1を備える。また、第1整流平滑回路RT01は、第1整流回路RT1と、コンデンサーC1を備える。なお、第1回路22Aは、第1整流平滑回路RT01と、第1電圧検出回路VD1とに加えて、他の回路素子等を備える構成であってもよい。
第1整流回路RT1は、入力端子RT1I1と、入力端子RT1I2と、高電位側の出力端子RT1Pと、低電位側の出力端子RT1Nとの4つの端子を有する。なお、出力端子RT1Pは、第11出力端子の一例である。また、出力端子RT1Nは、第12出力端子の一例である。
コンデンサーC1は、端子C1Aと端子C1Bとの2つの端子を有する。
第1電圧検出回路VD1は、高電位側の端子VD1Pと、低電位側の端子VD1Nと、信号出力用の信号出力端子VD1Oとの3つの端子を有する。
一方、第2回路22Bは、第2整流平滑回路RT02と、第2電圧検出回路VD2を備える。また、第2整流平滑回路RT02は、第2整流回路RT2と、コンデンサーC2を備える。なお、第2回路22Bは、第2整流平滑回路RT02と、第2電圧検出回路VD2とに加えて、他の回路素子等を備える構成であってもよい。
第2整流回路RT2は、入力端子RT2I1と、入力端子RT2I2と、高電位側の出力端子RT2Pと、低電位側の出力端子RT2Nとの4つの端子を有する。なお、出力端子RT2Pは、第21出力端子の一例である。また、出力端子RT2Nは、第22出力端子の一例である。
コンデンサーC2は、端子C2Aと端子C2Bとの2つの端子を有する。
第2電圧検出回路VD2は、高電位側の端子VD2Pと、低電位側の端子VD2Nと、信号出力用の信号出力端子VD2O1と、信号出力用の信号出力端子VD2O2との4つの端子を有する。
また、上記において説明した受電コイルL2は、端子L2Aと端子L2Bとの2つの端子を有する。また、上記において説明した負荷Vloadは、高電位側の電源端子VPと、低電位側の電源端子VNとの2つの端子を有する。
制御回路23は、位置検出回路PDと、異常検出回路EDと、主制御回路23Aを備える。
位置検出回路PDは、信号入力用の信号入力端子PDIと、信号出力用の信号出力端子PDOとの2つの端子を有する。
また、異常検出回路EDは、信号入力用の信号入力端子EDI1と、信号入力用の信号入力端子EDI2と、信号出力用の信号出力端子EDOとの2つの端子を有する。
ここで、ワイヤレス受電装置20における各部材間の接続態様について説明する。
ワイヤレス受電装置20では、受電コイルL2の端子L2Aと第1整流回路RT1の入力端子RT1I1とが伝送路LN1によって接続されている。ここで、図1に示した例では、受電コイルユニット21に含まれる伝送路LN1上には、受電コイルユニット21が備える受電側共振回路のコンデンサーが設けられている。また、ワイヤレス受電装置20では、受電コイルL2の端子L2Bと第1整流回路RT1の入力端子RT1I2とが伝送路LN2によって接続されている。
また、ワイヤレス受電装置20では、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pと出力端子RT1Nとの間には、コンデンサーC1と、第1電圧検出回路VD1とが伝送路によって並列に接続されている。より具体的には、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pには、コンデンサーC1の端子C1Aと、第1電圧検出回路VD1の端子VD1Pとが伝送路によって接続されている。また、第1整流回路RT1の出力端子RT1Nには、コンデンサーC1の端子C1Bと、第1電圧検出回路VD1の端子VD1Nとが伝送路によって接続されている。
ここで、ワイヤレス受電装置20に負荷Vloadが接続される場合、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pと出力端子RT1Nとの間には、コンデンサーC1と、第1電圧検出回路VD1と、負荷Vloadとが伝送路によって並列に接続される。図2には、負荷Vloadが接続された場合におけるワイヤレス受電装置20の構成の一例が示されている。より具体的には、当該場合、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pには、コンデンサーC1の端子C1Aと、第1電圧検出回路VD1の端子VD1Pと、負荷Vloadの電源端子VPとが伝送路によって接続されている。また、当該場合、第1整流回路RT1の出力端子RT1Nには、コンデンサーC1の端子C1Bと、第1電圧検出回路VD1の端子VD1Nと、負荷Vloadの電源端子VNとが伝送路によって接続されている。すなわち、コンデンサーC1は、第1整流回路RT1によって整流された後の脈流電圧のリプルを平滑化する平滑コンデンサーである。
また、ワイヤレス受電装置20では、第1電圧検出回路VD1の信号出力端子VD1Oと、異常検出回路EDの信号入力端子EDI1とが伝送路によって接続されている。
また、前述の伝送路LN1において、受電コイルL2と第1整流回路RT1との間のうち受電コイルL2の端子L2Aと第1整流回路RT1の入力端子RT1I1との間には、接続点P1が設けられている。また、伝送路LN2において、受電コイルL2と第1整流回路RT1との間のうち受電コイルL2の端子L2Bと第1整流回路RT1の入力端子RT1I2との間には、接続点P2が設けられている。
そして、ワイヤレス受電装置20では、第2整流回路RT2の入力端子RT2I1が伝送路によって接続点P1と接続されている。また、ワイヤレス受電装置20では、第2整流回路RT2の入力端子RT2I2が伝送路によって接続点P2と接続されている。
また、ワイヤレス受電装置20では、第2整流回路RT2の出力端子RT2Pと、第2整流回路RT2の出力端子RT2Nとの間には、コンデンサーC2と、第2電圧検出回路VD2とが伝送路によって並列に接続されている。より具体的には、第2整流回路RT2の出力端子RT2Pには、コンデンサーC2の端子C2Aと、第2電圧検出回路VD2の端子VD2Pとが伝送路によって接続されている。また、第2整流回路RT2の出力端子RT2Nには、コンデンサーC2の端子C2Bと、第2電圧検出回路VD2の端子VD2Nとが伝送路によって接続されている。すなわち、コンデンサーC2は、第2整流回路RT2によって整流された後の脈流電圧のリプルを平滑化する平滑コンデンサーである。ここで、コンデンサーC2の静電容量は、コンデンサーC1の静電容量よりも小さな静電容量であることが望ましい。以下では、一例として、コンデンサーC2の静電容量が、コンデンサーC1の静電容量よりも小さな静電容量である場合について説明する。これにより、ワイヤレス受電装置20は、第1整流回路RT1から出力されるリプルを抑制しつつ、第2電圧検出回路VD2の出力電圧のゲインを上昇させることができる。その結果、ワイヤレス受電装置20は、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を、更に精度よく検出することができる。なお、コンデンサーC2の静電容量は、コンデンサーC1の静電容量と同じであってもよい。
また、ワイヤレス受電装置20では、第2電圧検出回路VD2の信号出力端子VD2O1と、異常検出回路EDの信号入力端子EDI2とが伝送路によって接続されている。
また、ワイヤレス受電装置20では、第2電圧検出回路VD2の信号出力端子VD2O2と、位置検出回路PDの信号入力端子PDIとが伝送路によって接続されている。
また、ワイヤレス受電装置20では、異常検出回路EDの信号出力端子EDOと、主制御回路23Aの信号入力端子とが伝送路によって接続されている。
また、ワイヤレス受電装置20では、位置検出回路PDの信号出力端子PDOと、主制御回路23Aの信号入力端子とが伝送路によって接続されている。
このように、ワイヤレス受電装置20が備える各部材は、接続される。なお、ワイヤレス受電装置20が備える各部材は、図2に示した接続態様に代えて、ワイヤレス受電装置20の機能を失わない他の接続態様によって接続される構成であってもよい。
次に、ワイヤレス受電装置20が備える各部材の構成及び動作について説明する。
第1整流回路RT1は、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する。例えば、第1整流回路RT1は、1つのスイッチング素子を備える半波整流回路であってもよく、1つのダイオードを備える半波整流回路であってもよく、ブリッジ接続された4つのスイッチング素子又は4つのダイオードを備える全波整流回路であってもよく、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する他の整流回路であってもよい。第1整流回路RT1によって整流された脈流電圧は、コンデンサーC1によって直流電圧へと平滑化される。すなわち、前述の第1整流平滑回路RT01は、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して直流電圧に変換する。また、図2に示した例では、第1整流平滑回路RT01は、負荷Vloadと接続されている。第1整流平滑回路RT01が負荷Vloadと接続されている場合、第1整流平滑回路RT01は、変換した直流電圧を負荷Vloadに供給する。
ここで、送電コイルユニット13によって受電コイルユニット21に伝送される電力が通常電力である場合において、第1整流平滑回路RT01は、受電コイルL2から供給された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を負荷Vloadに供給する。一方、送電コイルユニット13によって受電コイルユニット21に伝送される電力が微弱電力である場合において、第1整流平滑回路RT01は、微弱電圧のピーク値が、接続点P21の電位よりも低い場合には、受電コイルL2から供給される微弱電圧の負荷Vloadへの供給を行わない。ここで、接続点P21は、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pと負荷Vloadの電源端子VPとの間を接続する伝送路と、コンデンサーC2の端子C2Aとの接続点のことである。
第1電圧検出回路VD1は、第1整流回路RT1の出力端子RT1Pと出力端子RT1Nとの間に印加される直流電圧を検出する。第1電圧検出回路VD1は、検出した直流電圧を異常検出回路EDに出力する。ここで、第1電圧検出回路VD1は、送電コイルユニット13によって受電コイルユニット21に伝送される電力が微弱電力である場合、受電コイルL2から供給される微弱電圧の負荷Vloadへの供給を第1整流平滑回路RT01が行わないため、負荷Vloadの電圧を検出する。
第2整流回路RT2は、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する。例えば、第2整流回路RT2は、1つのスイッチング素子を備える半波整流回路であってもよく、1つのダイオードを備える半波整流回路であってもよく、ブリッジ接続された4つのスイッチング素子又は4つのダイオードを備える全波整流回路であってもよく、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して脈流電圧に変換する他の整流回路であってもよい。第1整流回路RT1によって整流された脈流電圧は、コンデンサーC2によって直流電圧へと平滑化される。すなわち、前述の第2整流平滑回路RT02は、受電コイルL2から供給された交流電圧を整流して直流電圧に変換する。また、図2に示した例では、第2整流平滑回路RT02は、第2電圧検出回路VD2と接続されている。このため、第2整流平滑回路RT02は、変換した直流電圧を第2電圧検出回路VD2に供給する。
第2電圧検出回路VD2は、第2整流回路RT2の出力端子RT2Pと出力端子RT2Nとの間に印加される直流電圧を検出する。第2電圧検出回路VD2は、検出した直流電圧を異常検出回路EDに出力するとともに、検出した直流電圧を位置検出回路PDに出力する。
位置検出回路PDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出する。ここで、当該直流電圧の大きさは、送電コイルL1によって受電コイルL2に伝送される電力が微弱電力である場合、受電コイルL2から供給される微弱電圧のピーク値の大きさに応じて変化(例えば、当該大きさに比例)し、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致した場合に最大となる。この当該ピーク値と受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置との関係を用いることにより、位置検出回路PDは、第2電圧検出回路VD2から出力された直流電圧に基づいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出することができる。異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合おいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出した場合、検出した当該位置を示す位置情報を主制御回路23Aに出力する。
ここで、電気自動車EVに搭載されたバッテリー等のように負荷Vloadの消費電力が大きい場合、前述のワイヤレス受電装置20では、ワイヤレス送電装置10から通常電力を受電している際において、第1整流回路RT1から負荷Vloadに供給される電圧のリプルを低減しようとするほど、コンデンサーC1の静電容量を大きくする必要がある。ところが、コンデンサーC1の静電容量を大きくすると、ワイヤレス受電装置20では、コンデンサーC1の静電容量をC、コンデンサーC1に印加される電圧の周波数をωとすると、1/(ωC)の関係から、第1電圧検出回路VD1から見た出力インピーダンスが低くなる。ここで、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合おいて、第1電圧検出回路VD1が検出した電圧Voは、送電コイルL1の自己インダクタンスをLL1、受電コイルL2の自己インダクタンスをLL2、受電コイルL2と送電コイルL1に対する相対的な位置による結合係数をk、結合係数kに応じた周波数であってコンデンサーC1に印加される電圧の周波数をω、送電コイルL1の電流をiL1、第1電圧検出回路VD1から見た出力インピーダンスを∞とすると、Vo=ω√(LL1L2)iL1で表される。しかし、第1電圧検出回路VD1が検出する電圧は、コンデンサーC1の静電容量Cを大きくすることによる第1電圧検出回路VD1から見た出力インピーダンスの低下により、Vo=ω√(LL1L2)iL1によってVoを表すことができなくなり、低下してしまう場合がある。このため、ワイヤレス受電装置20は、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を当該直流電圧に基づいて検出しようとした場合、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を、精度よく検出することが困難になってしまうことがある。しかしながら、ワイヤレス受電装置20では、前述した通り、位置検出回路PDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置を検出する。このため、この一例におけるワイヤレス受電装置20は、コンデンサーC2の静電容量をコンデンサーC1の静電容量よりも小さな静電容量とすることにより、第1整流回路RT1から出力されるリプルを抑制しつつ、第2電圧検出回路VD2の出力電圧のゲインを上昇させることができる。
異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧と、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧との少なくとも一方に基づいて、ワイヤレス受電装置20に故障が発生しているか否かを検出する。
より具体的には、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて、例えば、第1整流回路RT1に故障が発生しているか否かを検出する。異常検出回路EDが検出する第1整流回路RT1の故障は、例えば、受電コイルL2の端子L2Aと、受電コイルL2の端子L2Bとの間を短絡させてしまう短絡故障である。送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、異常検出回路EDが検出する第1整流回路RT1の故障として当該短絡故障が生じると、第2電圧検出回路VD2により検出される直流電圧は、負荷Vloadの電圧となる。一方、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1整流回路RT1が正常に動作していると、第2電圧検出回路VD2により検出される直流電圧は、受電コイルL2に生じた微弱電圧が第1整流平滑回路RT01によって整流された後の直流電圧となる。これにより、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて第1整流回路RT1に故障が発生しているか否かを検出することができる。ここで、異常検出回路EDは、例えば、負荷Vloadの電圧を検出する他の検出回路、又は、ワイヤレス受電装置20が搭載された電気自動車EVが備えるECU(Electronic Control Unit)から負荷Vloadの電圧を取得し、取得した当該電圧と、第2電圧検出回路VE2が検出した直流電圧とを比較し、当該直流電圧が負荷Vloadの電圧になっているか否かを判定する。異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において第1整流回路RT1に故障が発生していることを検出すると、第1整流回路RT1に故障が発生していることを示す第1故障情報を主制御回路23Aに出力する。なお、異常検出回路EDは、他の方法によって負荷Vloadの電圧を取得する構成であってもよい。
また、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて、例えば、第2電圧検出回路VD2に故障が発生しているか否かを検出する。異常検出回路EDが検出する第2電圧検出回路VD2の故障は、例えば、第2電圧検出回路VD2が備える分圧回路の抵抗の破損、当該分圧回路の後段に備えられたバッファの破損の異常値を検出した電圧として表示してしまう故障等である。送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、異常検出回路EDが検出する第2電圧検出回路VD2に当該故障が生じると、第2電圧検出回路VD2により検出される直流電圧は、異常値となる。一方、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第2電圧検出回路VD2が正常に動作していると、第2電圧検出回路VD2により検出される直流電圧は、受電コイルL2に生じた微弱電圧が第2整流平滑回路RT02によって整流された後の直流電圧となる。これにより、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧に基づいて第2電圧検出回路VD2に故障が発生しているか否かを検出することができる。ここで、異常検出回路EDは、例えば、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧が0V近傍で変化しない場合、又は、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧が第2電圧検出回路VD2の電源電圧で飽和している場合、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧が異常値であると判定する。そして、異常検出回路EDは、当該直流電圧が異常値であると判定した場合、第2電圧検出回路VD2に故障が発生していることを検出する。異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合おいて第2電圧検出回路VD2に故障が発生していることを検出すると、第2電圧検出回路VD2に故障が発生していることを示す第2故障情報を主制御回路23Aに出力する。なお、異常検出回路EDは、他の方法によって、第2電圧検出回路VD2が検出した直流電圧が異常値であるか否かを判定する構成であってもよい。
また、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧に基づいて、例えば、第1電圧検出回路VD1に故障が発生しているか否かを検出する。異常検出回路EDが検出する第1電圧検出回路VD1の故障は、例えば、第1電圧検出回路VD1が備える分圧回路の抵抗の破損、当該分圧回路の後段に備えられたバッファの破損の異常値を検出した電圧として表示してしまう故障等である。送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、異常検出回路EDが検出する第1電圧検出回路VD1に当該故障が生じると、第1電圧検出回路VD1により検出される直流電圧は、異常値となる。一方、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1電圧検出回路VD1が正常に動作していると、第1電圧検出回路VD1により検出される直流電圧は、負荷Vloadの電圧となる。これにより、異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧に基づいて第1電圧検出回路VD1に故障が発生しているか否かを検出することができる。ここで、異常検出回路EDは、例えば、負荷Vloadの電圧を検出する他の検出回路、又は、ワイヤレス受電装置20が搭載された電気自動車EVが備えるECUから負荷Vloadの電圧を取得し、取得した当該電圧と、第1電圧検出回路VE1が検出した直流電圧とを比較し、当該直流電圧が負荷Vloadの電圧と一致していない場合(例えば、負荷Vloadの電圧に応じた誤差範囲に当該直流電圧が含まれていない場合等)に、当該直流電圧が異常値であると判定する。そして、異常検出回路EDは、当該直流電圧が異常値であると判定した場合、第1電圧検出回路VD1に故障が発生していることを検出する。異常検出回路EDは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合おいて第1電圧検出回路VD1に故障が発生していることを検出すると、第1電圧検出回路VD1に故障が発生していることを示す第3故障情報を主制御回路23Aに出力する。なお、異常検出回路EDは、他の方法によって負荷Vloadの電圧を取得する構成であってもよい。また、異常検出回路EDは、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧が0V近傍で変化しない場合、又は、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧が第1電圧検出回路VD1の電源電圧で飽和している場合、第1電圧検出回路VD1が検出した直流電圧が異常値である判定する構成であってもよい。
主制御回路23Aは、各種の情報の送受信をワイヤレス送電装置10との間で行う。
また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、位置情報を位置検出回路PDから取得した場合、取得した位置情報が示す位置が予め決められた位置と一致しているか否かを判定する。主制御回路23Aは、取得した位置情報が示す位置が予め決められた位置と一致したと判定した場合、例えば、受電コイルL2の送電コイルL1に対する相対的な位置が予め決められた位置と一致したことを示す情報を無線通信によってワイヤレス送電装置10に出力する。
また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1故障情報を異常検出回路EDから取得した場合、例えば、第1故障情報を無線通信によって他の装置に出力する。これにより、ワイヤレス受電装置20は、第1整流回路RT1が故障していることを報知(通知)することができるとともに、第1整流回路RT1の交換を促すことができる。なお、当該他の装置は、ワイヤレス送電装置10であってもよく、他の情報処理装置であってもよい。また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1故障情報を異常検出回路EDから取得した場合、警告画像を表示する、警報(アラーム等)を鳴らすこと、振動子を振動させること等によって、第1整流回路RT1に故障が発生していることをユーザーに報知(通知)する構成であってもよい。
また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第2異常情報を異常検出回路EDから取得した場合、例えば、第2異常情報を無線通信によって他の装置に出力する。これにより、ワイヤレス受電装置20は、第1電圧検出回路VD1が故障していることを報知することができるとともに、第1電圧検出回路VD1の交換を促すことができる。なお、当該他の装置は、ワイヤレス送電装置10であってもよく、他の情報処理装置であってもよい。また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1故障情報を異常検出回路EDから取得した場合、警告画像を表示する、警報(アラーム等)を鳴らすこと、振動子を振動させること等によって、第1電圧検出回路VD1に故障が発生していることをユーザーに報知(通知)する構成であってもよい。
また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第3異常情報を異常検出回路EDから取得した場合、例えば、第3異常情報を無線通信によって他の装置に出力する。これにより、ワイヤレス受電装置20は、第2電圧検出回路VD2が故障していることを報知することができるとともに、第2電圧検出回路VD2の交換を促すことができる。なお、当該他の装置は、ワイヤレス送電装置10であってもよく、他の情報処理装置であってもよい。また、主制御回路23Aは、送電コイルL1から受電コイルL2に対して微弱電力が伝送されている場合において、第1故障情報を異常検出回路EDから取得した場合、警告画像を表示する、警報(アラーム等)を鳴らすこと、振動子を振動させること等によって、第2電圧検出回路VD2に故障が発生していることをユーザーに報知(通知)する構成であってもよい。
なお、上記において説明した位置検出回路PDは、主制御回路23Aと一体に構成されてもよい。
また、上記において説明した異常検出回路EDは、主制御回路23Aと一体に構成されてもよい。
以上のように、実施形態に係るワイヤレス受電装置(この一例において、ワイヤレス受電装置20)は、ワイヤレス送電装置(この一例において、ワイヤレス送電装置10)が備える送電コイル(この一例において、送電コイルL1)から交流電力を受電するワイヤレス受電装置であって、送電コイルと磁気的に結合される受電コイル(この一例において、受電コイルL2)と、受電コイルから供給される交流電圧を整流して負荷(この一例において、負荷Vload)に出力する第1整流回路(この一例において、第1整流回路RT1)と、第1整流回路と負荷との間において、第1整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第11出力端子(この一例において、出力端子RT1O1)と、第1整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第12出力端子(この一例において、出力端子RT1O2)との間に接続される第1コンデンサー(この一例において、コンデンサーC1)と、受電コイルに対して第1整流回路と並列に接続され、受電コイルから供給された交流電圧を整流する第2整流回路(この一例において、第2整流回路RT2)と、第2整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第21出力端子(この一例において、出力端子RT2O1)と、第2整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第22出力端子(この一例において、出力端子RT2O2)との間に接続される第2コンデンサー(この一例において、コンデンサーC2)と、第21出力端子と第22出力端子との間の電圧を検出する第2電圧検出回路(この一例において、第2電圧検出回路VD2)と、第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、受電コイルの送電コイルに対する相対的な位置を検出する位置検出回路(この一例において、位置検出回路PD)と、を備える。これにより、ワイヤレス受電装置は、負荷の接続状態にかかわらず、受電コイルの送電コイルに対する相対的な位置を精度よく検出することができる。
また、ワイヤレス受電装置では、第2コンデンサーの静電容量は、第1コンデンサーの静電容量よりも小さい、構成が用いられてもよい。これにより、ワイヤレス受電装置は、第1整流回路から出力されるリプルを抑制しつつ、第2電圧検出回路の出力電圧のゲインを上昇させることができる。その結果、ワイヤレス受電装置は、受電コイルの送電コイルに対する相対的な位置を、更に精度よく検出することができる。
また、ワイヤレス受電装置は、第11出力端子と前記第12出力端子との間の電圧を検出する第1電圧検出回路(この一例において、第1電圧検出回路VD1)と、送電コイルから受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合において、第1電圧検出回路が検出した電圧と、第2電圧検出回路が検出した電圧との少なくとも一方に基づいて、ワイヤレス受電装置に故障が発生しているか否かを検出する異常検出回路(この一例において、異常検出回路ED)と、を備える、構成が用いられてもよい。これにより、ワイヤレス受電装置は、ワイヤレス受電装置に故障が発生していることを報知することができる。
また、ワイヤレス受電装置では、異常検出回路は、送電コイルから受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて第1整流回路に故障が発生しているか否かを検出する、構成が用いられてもよい。これにより、ワイヤレス受電装置は、第1整流回路が故障していることを報知することができるとともに、第1整流回路の交換を促すことができる。
また、ワイヤレス受電装置では、異常検出回路は、送電コイルから受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、第1電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、第1電圧検出回路に故障が発生しているか否かを検出する、構成が用いられてもよい。これにより、ワイヤレス受電装置は、第1電圧検出回路が故障していることを報知することができるとともに、第1電圧検出回路の交換を促すことができる。
また、ワイヤレス受電装置では、異常検出回路は、送電コイルから受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、第2電圧検出回路に故障が発生しているか否かを検出する、構成が用いられてもよい。これにより、ワイヤレス受電装置は、第2電圧検出回路が故障していることを報知することができるとともに、第2電圧検出回路の交換を促すことができる。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
1…ワイヤレス電力伝送システム、10…ワイヤレス送電装置、11…変換回路、12…送電回路、13…送電コイルユニット、20…ワイヤレス受電装置、21…受電コイルユニット、22A…第1回路、22B…第2回路、23…制御回路、23A…主制御回路、C1、C2…コンデンサー、ED…異常検出回路、EV…電気自動車、G…地面、L1…送電コイル、L2…受電コイル、LN1、LN2…伝送路、P…商用電源、P1、P2、P21…接続点、PD…位置検出回路、RT01…第1整流平滑回路、RT1…第1整流回路、RT02…第2整流平滑回路、RT2…第2整流回路、VD1…第1電圧検出回路、VD2…第2電圧検出回路、Vload…負荷

Claims (7)

  1. ワイヤレス送電装置が備える送電コイルから交流電力を受電するワイヤレス受電装置であって、
    前記送電コイルと磁気的に結合される受電コイルと、
    前記受電コイルから供給される交流電圧を整流して負荷に出力する第1整流回路と、
    前記第1整流回路と前記負荷との間において、前記第1整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第11出力端子と、前記第1整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第12出力端子との間に接続される第1コンデンサーと、
    前記受電コイルに対して前記第1整流回路と並列に接続され、前記受電コイルから供給された交流電圧を整流する第2整流回路と、
    前記第2整流回路が有する出力端子のうち高電位側の第21出力端子と、前記第2整流回路が有する出力端子のうち低電位側の第22出力端子との間に接続される第2コンデンサーと、
    前記第21出力端子と前記第22出力端子との間の電圧を検出する第2電圧検出回路と、
    前記第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記受電コイルの前記送電コイルに対する相対的な位置を検出する位置検出回路と、
    を備えるワイヤレス受電装置。
  2. 前記第2コンデンサーの静電容量は、前記第1コンデンサーの静電容量よりも小さい、
    請求項1に記載のワイヤレス受電装置。
  3. 前記第11出力端子と前記第12出力端子との間の電圧を検出する第1電圧検出回路と、
    前記送電コイルから前記受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合において、前記第1電圧検出回路が検出した電圧と、前記第2電圧検出回路が検出した電圧との少なくとも一方に基づいて、前記ワイヤレス受電装置に故障が発生しているか否かを検出する異常検出回路と、
    を備える請求項1又は2に記載のワイヤレス受電装置。
  4. 前記異常検出回路は、前記送電コイルから前記受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、前記第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて前記第1整流回路に故障が発生しているか否かを検出する、
    請求項3に記載のワイヤレス受電装置。
  5. 前記異常検出回路は、前記送電コイルから前記受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、前記第1電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記第1電圧検出回路に故障が発生しているか否かを検出する、
    請求項3又は4に記載のワイヤレス受電装置。
  6. 前記異常検出回路は、前記送電コイルから前記受電コイルに対して微弱電力が伝送されている場合、前記第2電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記第2電圧検出回路に故障が発生しているか否かを検出する、
    請求項3から5のうちいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
  7. 前記ワイヤレス送電装置と、
    請求項1から6うちいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置と、
    を備えるワイヤレス電力伝送システム。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018206714A1 (de) * 2018-05-02 2019-11-07 Kardion Gmbh Empfangseinheit und Energieübertragungssystem zur drahtlosen Energieübertragung
JP7205169B2 (ja) * 2018-11-01 2023-01-17 オムロン株式会社 非接触給電装置
WO2023162288A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 パナソニックホールディングス株式会社 受電装置および受電電力推定方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317618B1 (en) * 1999-06-02 2001-11-13 Odin Technologies Ltd. Transportable intraoperative magnetic resonance imaging apparatus
JP4539718B2 (ja) * 2005-04-22 2010-09-08 株式会社ダイフク 無接触給電設備の2次側受電回路
CN101154816B (zh) * 2006-09-26 2010-06-09 力博特公司 一种并联电源系统及获得不均流度的方法
JP4525790B2 (ja) * 2007-07-04 2010-08-18 セイコーエプソン株式会社 送電装置、電子機器及び波形モニタ回路
JP4891176B2 (ja) * 2007-08-09 2012-03-07 ニチコン株式会社 コンデンサ充電装置
EP2367263B1 (en) * 2010-03-19 2019-05-01 TDK Corporation Wireless power feeder, wireless power receiver, and wireless power transmission system
CN105189184B (zh) * 2013-04-26 2017-07-21 丰田自动车株式会社 受电装置、送电装置、电力传送系统及停车辅助装置
JP6124136B2 (ja) * 2013-08-30 2017-05-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 非接触受電装置
JP6384991B2 (ja) * 2013-10-28 2018-09-05 パナソニック株式会社 送電装置及び無線電力伝送システム
JP6328479B2 (ja) * 2014-04-28 2018-05-23 マクセルホールディングス株式会社 ワイヤレス電力伝送装置
CN204103590U (zh) * 2014-09-15 2015-01-14 浙江宝石机电股份有限公司 一种双电压自动切换控制电路
US20170222493A1 (en) * 2014-09-30 2017-08-03 Fuji Machine Mfg. Co., Ltd. Non-contact power supply device
JP6402818B2 (ja) * 2015-02-20 2018-10-10 富士通株式会社 受電器、及び、電力伝送システム
JP2016182003A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社豊田自動織機 受電機器及び非接触電力伝送装置
US10298069B2 (en) * 2015-03-31 2019-05-21 Tdk Corporation Wireless power receiving device and wireless power transmission device
JP6566129B2 (ja) 2016-05-18 2019-08-28 日産自動車株式会社 非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置

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