JP7055723B2

JP7055723B2 - 電源装置

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Publication number: JP7055723B2
Application number: JP2018166628A
Authority: JP
Inventors: 弘崇滋野; 賢一石橋
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
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Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2022-04-18
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: JP2020043618A

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、電源装置として、例えば、電線からコイルの電磁誘導により電力を取得する電源装置がある。この電源装置は、電線にコイルを取り付け、当該電線に流れる電流によって発生する磁界に応じてコイルに誘起される電磁誘導を用いて電線から電力を取得する。なお、特許文献１には、電線に流れる電流によって発生する磁界に応じて誘起される電磁誘導電流を検出する電流センサ端末が開示されている。

特許第５９７９５４８号公報

ところで、従来の電源装置は、例えば、電線に流れる電流が変化する場合に、当該電流の変化に応じて電線から取得する電力を調整することが望まれている。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁誘導により電線から電力を適正に取得することができる電源装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、電力を供給する電線に設けられそれぞれ直列に接続可能な複数のコイルを有し前記複数のコイルを介して電磁誘導により前記電線から交流電力を取得するコイルユニットと、前記コイルユニットに接続され当該コイルユニットにより取得した前記交流電力を直流電力に整流する整流回路と、前記整流回路に接続され当該整流回路により整流した前記直流電力の電圧を一定にする定電圧ダイオードと、直列に接続される前記複数のコイルの数を切り替えるスイッチ回路と、前記定電圧ダイオードのダイオード温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された前記ダイオード温度に基づいて前記スイッチ回路を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。

上記電源装置において、前記温度検出部は、前記定電圧ダイオードの検出温度を検出する第１温度センサ、及び、外気温度を検出する第２温度センサを備え、前記制御回路は、前記第１温度センサにより検出された前記検出温度と前記第２温度センサにより検出された前記外気温度とに基づいて定められる前記ダイオード温度に応じて前記スイッチ回路を制御することが好ましい。

上記電源装置において、前記制御回路は、前記ダイオード温度が予め定められた閾値以上である場合、直列に接続される前記複数のコイルの数を相対的に多くし、前記ダイオード温度が前記閾値未満である場合、直列に接続される前記複数のコイルの数を相対的に少なくすることが好ましい。

上記電源装置において、前記コイルユニットは、磁性材料を含む環状の磁性体を有し、前記環状の磁性体は、前記複数のコイルの内側に挿通していることが好ましい。

本発明に係る電源装置は、定電圧ダイオードのダイオード温度に基づいて、直列に接続される複数のコイルの数を切り替えるので、当該複数のコイルの電磁誘導により電線から電力を適正に取得することができる。

図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るコイルユニット及びスイッチ回路の構成例を示す回路図である。図３は、実施形態に係る送電線に流れる電流と電源装置により供給される電力との関係を示す図である。図４は、実施形態に係る送電線に流れる電流とツェナダイオードの電力との関係を示す図である。図５は、実施形態に係るダイオード温度とツェナダイオードの電力との関係を示す図である。図６は、実施形態に係る電源装置の動作例を示すメインのフローチャートである。図７は、実施形態に係る電源装置の動作例を示すサブのフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電源装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電源装置１の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るコイルユニット７０及びスイッチ回路８０の構成例を示す回路図である。

電源装置１は、送電線２から電磁誘導により電力を取得し、取得した電力を負荷部３に供給するものである。ここで、送電線２は、例えば、工場等に配索される電力供給用の電線であり、電力供給部（図示省略）と負荷部３との間を接続している。送電線２は、負荷部３の消費電力の変動に応じて電流が変動する。電源装置１は、整流回路１０と、定電圧ダイオードとしてのツェナダイオード２０と、コンデンサ３０と、充放電回路４０と、温度検出部Ｅと、コイルユニット７０と、スイッチ回路８０と、制御回路９０とを備える。

整流回路１０は、交流電力を直流電力に整流するものである。整流回路１０は、例えば、４つのダイオードＤ１～Ｄ４をブリッジ状に接続したブリッジ型の全波整流回路である。整流回路１０は、ダイオードＤ１～Ｄ４と、ノードＮ１～Ｎ４とを有する。ダイオードＤ１、Ｄ２は、順方向で直列に接続され直列回路を形成する。ダイオードＤ３、Ｄ４は、順方向で直列に接続され直列回路を形成し、且つ、ダイオードＤ１、Ｄ２の直列回路と並列に接続される。ノードＮ１は、ダイオードＤ１のカソード端子とダイオードＤ２のアノード端子とを接続する部分である。ノードＮ１は、コイルユニット７０の一方側の端子７５に接続される。ノードＮ２は、ダイオードＤ３のカソード端子とダイオードＤ４のアノード端子とを接続する部分である。ノードＮ２は、コイルユニット７０の他方側の端子７６に接続される。ノードＮ３は、ダイオードＤ２のカソード端子とダイオードＤ４のカソード端子とを接続する部分である。ノードＮ３は、負荷部４の正極に接続される。ノードＮ４は、ダイオードＤ１のアノード端子とダイオードＤ３のアノード端子とを接続する部分である。ノードＮ４は、グランドに接続される。整流回路１０は、ノードＮ１、Ｎ２に供給される交流電力を整流した直流電力をノードＮ３から負荷部４の正極に出力する。

ツェナダイオード２０は、直流電力の電圧を一定にするものである。ツェナダイオード２０は、整流回路１０とコンデンサ３０との間に設けられている。ツェナダイオード２０は、カソード端子が整流回路１０のノードＮ３に接続され、アノード端子がグランドに接続されている。ツェナダイオード２０は、整流回路１０から出力される直流電力の電圧が降伏電圧（ツェナー電圧）以上の場合には電流が流れ、整流回路１０から出力される直流電力の電圧が降伏電圧未満の場合には電流が流れない。これにより、ツェナダイオード２０は、整流回路１０により整流した直流電力の電圧の上限を一定にすることができる。本実施形態では、ツェナダイオード２０の降伏電圧は、例えば、５．６Ｖとするが、これに限定されない。

コンデンサ３０は、電流（電力）を平滑化するものである。コンデンサ３０は、ツェナダイオード２０と充放電回路４０との間に設けられている。コンデンサ３０は、一方側の端子が整流回路１０のノードＮ３に接続され、他方側の端子がグランドに接続されている。コンデンサ３０は、整流回路１０により整流した直流電力を平滑化し、平滑化した直流電力を充放電回路４０に出力する。

充放電回路４０は、電力を充電及び放電するものである。充放電回路４０は、コンデンサ３０と負荷部４との間に設けられている。充放電回路４０は、一方側の端子が整流回路１０のノードＮ３に接続され、他方側の端子がグランドに接続されている。充放電回路４０は、バッテリ（図示省略）を有し、整流回路１０から出力される直流電力をバッテリに充電する。また、充放電回路４０は、バッテリに充電した電力を負荷部４に出力する。充放電回路４０は、例えば、整流回路１０から出力される直流電力が相対的に大きい場合、バッテリに電力を充電する。また、充放電回路４０は、整流回路１０から出力される直流電力が相対的に小さい場合、バッテリに充電した電力を負荷部４に出力する。これにより、電源装置１は、負荷部４に電力を安定して供給することができる。

温度検出部Ｅは、第１温度センサ５０と、第２温度センサ６０とを含んで構成される。第１温度センサ５０は、温度を検出するものである。第１温度センサ５０は、ツェナダイオード２０の近傍に配置される。第１温度センサ５０は、例えば、ツェナダイオード２０とは一定間隔を設けて配置される。なお、第１温度センサ５０は、ツェナダイオード２０に直付けされてもよい。第１温度センサ５０は、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を検出する。第１温度センサ５０は、制御回路９０に接続され、検出したツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を制御回路９０に出力する。

第２温度センサ６０は、温度を検出するものである。第２温度センサ６０は、ツェナダイオード２０等の発熱源とは離れた位置に配置される。第２温度センサ６０は、例えば、電源装置１の筐体の外側に配置されるが、これに限定されない。第２温度センサ６０は、外気温度Ｔ２を検出する。ここで、外気温度Ｔ２とは、発熱源の影響を受けていない大気の温度である。第２温度センサ６０は、制御回路９０に接続され、検出した外気温度Ｔ２を制御回路９０に出力する。

コイルユニット７０は、電磁誘導により電力を取得するものである。コイルユニット７０は、第１～第３コイル７１～７３と、コア７４とを有する。コア７４は、環状に形成され、磁性材料を含む磁性体である。コア７４の内側には、送電線２が挿通している。コア７４は、第１～第３コイル７１～７３の内側に挿通している。つまり、コア７４の外周面には、第１～第３コイル７１～７３がそれぞれ間隔をあけて巻き回されている。コア７４は、第１～第３コイル７１～７３のインダクタンスを向上させる。

第１～第３コイル７１～７３は、導線が螺旋状に巻き回されたものである。第１～第３コイル７１～７３は、例えば、コア７４の外周面に沿って螺旋状に巻き回されている。第１コイル７１の巻き数は、例えば「５００」であり、第２コイル７２の巻き数は、例えば「３００」であり、第３コイル７３の巻き数は、例えば「２００」である。第１～第３コイル７１～７３は、コア７４に巻き回された状態で、電力を供給する送電線２に設けられる。第１～第３コイル７１～７３は、例えば、送電線２に生じる磁束により誘導起電力を発生可能な位置に設けられる。

第１～第３コイル７１～７３は、それぞれ直列に接続可能である。第１コイル７１は、例えば、図２に示すように、一方側の端子７１ａが整流回路１０と接続する端子７５に接続され、他方側の端子７１ｂが第２コイル７２の一方側の端子７２ａに接続されている。第２コイル７２は、一方側の端子７２ａが第１コイル７１の他方側の端子７１ｂに接続され、他方側の端子７２ｂが第３コイル７３の一方側の端子７３ａに接続されている。第３コイル７３は、一方側の端子７３ａが第２コイル７２の他方側の端子７２ｂに接続され、他方側の端子７３ｂが整流回路１０と接続する端子７６に接続されている。第１～第３コイル７１～７３は、電磁誘導により送電線２から交流電力を取得し、取得した交流電力を整流回路１０に出力する。

スイッチ回路８０は、電流を通電（オン）又は遮断（オフ）するリレー又は半導体スイッチである。スイッチ回路８０は、オン又はオフすることにより、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を切り替える。スイッチ回路８０は、第１スイッチ回路８１と、第２スイッチ回路８２とを有する。第１スイッチ回路８１は、図１及び図２に示すように、第２コイル７２に並列に接続されている。第１スイッチ回路８１は、端子８１ａと、端子８１ｂとを有し、端子８１ａと端子８１ｂとの間を通電（オン）又は遮断（オフ）する。端子８１ａは、第１コイル７１の端子７１ｂと第２コイル７２の端子７２ａとの間の接続点に接続されている。端子８１ｂは、第２コイル７２の端子７２ｂと第３コイル７３の端子７３ａとの間の接続点に接続されている。第１スイッチ回路８１は、オンすることにより電流が第２コイル７２を迂回（バイパス）して流れるようにする。また、第１スイッチ回路８１は、オフすることにより電流が第２コイル７２に流れるようにする。

第２スイッチ回路８２は、第３コイル７３に並列に接続されている。第２スイッチ回路８２は、端子８２ａと、端子８２ｂとを有し、端子８２ａと端子８２ｂとの間を通電（オン）又は遮断（オフ）する。端子８２ａは、第２コイル７２の端子７２ｂと第３コイル７３の端子７３ａとの間の接続点に接続されている。端子８２ｂは、第３コイル７３の端子７３ｂと端子７６との間の接続点に接続されている。第２スイッチ回路８２は、オンすることにより電流が第３コイル７３を迂回して流れるようにする。また、第２スイッチ回路８２は、オフすることにより電流が第３コイル７３に流れるようにする。

制御回路９０は、スイッチ回路８０を制御するものである。制御回路９０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御回路９０は、第１温度センサ５０に接続され、当該第１温度センサ５０からツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を入力する。制御回路９０は、第２温度センサ６０に接続され、当該第２温度センサ６０から外気温度Ｔ２を入力する。制御回路９０は、第１温度センサ５０によって検出された定電圧ダイオードの検出温度Ｔ１に基づいてスイッチ回路８０を制御する。制御回路９０は、例えば、第１温度センサ５０により検出されたツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１と第２温度センサ６０により検出された外気温度Ｔ２とに基づいて定められるダイオード温度に応じてスイッチ回路８０を制御する。具体的には、制御回路９０は、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１から外気温度Ｔ２を減算してダイオード温度を求め、求めたダイオード温度に基づいてスイッチ回路８０を制御する。なお、温度検出部Ｅは、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１から外気温度Ｔ２を減算してダイオード温度を求め、求めたダイオード温度を制御回路９０に出力してもよい。制御回路９０は、例えば、ダイオード温度が予め定められた閾値以上である場合、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を相対的に多くする。一方、制御回路９０は、ダイオード温度が閾値未満である場合、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を相対的に少なくする。

次に、送電線２に流れる電流と電源装置１により供給される電力との関係について説明する。送電線２は、接続される負荷部３の電力消費の変動に応じて流れる電流が変動する。送電線２は、例えば、図３に示すように、負荷部３の電力消費の変動に応じて、０アンペア～６００アンペアの間で電流が変動する。図３は、実施形態に係る送電線２に流れる電流と電源装置１により供給される電力との関係を示す図である。図３では、横軸が送電線２に流れる電流を表し、縦軸が電源装置１により供給される電力を表す。

図３において、送電線２に流れる電流が０アンペア～Ｉａアンペアの間は、第１コイル７１に電流が流れ、第２及び第３コイル７２、７３に電流が流れていない。このとき、電源装置１により供給される電力Ｐ１は、送電線２に流れる電流の増加に応じて急激に増加する。そして、電源装置１により供給される電力Ｐ１は、Ｉａアンペアで最大電力に到達する。つまり、電源装置１により供給される電力Ｐ１は、Ｉａアンペアで飽和する。このとき、電源装置１は、第１コイル７１に加え、第２コイル７２に電流が流れるように切り替える。電源装置１は、Ｉａアンペアで第１及び第２コイル７１、７２に電流が流れるように切り替えることにより、電源装置１により供給される電力Ｐ１を減少させる。

送電線２に流れる電流がＩａアンペア～Ｉｂアンペアの間は、第１及び第２コイル７１、７２に電流が流れ、第３コイル７３に電流が流れていない。このとき、電源装置１により供給される電力Ｐ２は、送電線２に流れる電流の増加に応じて電力Ｐ１よりも緩やかに増加する。そして、電源装置１により供給される電力Ｐ２は、Ｉｂアンペアで最大電力に到達する。このとき、電源装置１は、第１及び第２コイル７１、７２に加え、第３コイル７３に電流が流れるように切り替える。電源装置１は、Ｉｂアンペアで第１～第３コイル７１～７３に電流が流れるように切り替えることにより、電源装置１により供給される電力Ｐ２を減少させる。

送電線２に流れる電流がＩｂアンペア～６００アンペアの間は、第１～第３コイル７１～７３に電流が流れている。このとき、電源装置１により供給される電力Ｐ３は、送電線２に流れる電流の増加に応じて電力Ｐ１、Ｐ２よりも緩やかに増加する。そして、電源装置１により供給される電力Ｐ３は、６００アンペアで最大電力に到達する。

このように、電源装置１は、送電線２に流れる電流の増加に応じて、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を切り替えることで、電源装置１により供給される電力を制御することができる。これにより、電源装置１は、最大電力を超過することを抑制でき、ツェナダイオード２０の熱損失として電力を無駄に消費することを抑制できる。

なお、電源装置１は、例えば、送電線２に流れる電流がＩａアンペアを超えたときに、第２コイル７２を接続せずに第１コイル７１に電流を流した場合、最大電力に到達してツェナダイオード２０に電流が流れる。このとき、ツェナダイオード２０に供給される電力Ｑ１は、図４に示すように、送電線２に流れる電流の増加に応じて増加する。図４は、実施形態に係る送電線２に流れる電流とツェナダイオード２０の電力との関係を示す図である。図４では、横軸が送電線２に流れる電流を表し、縦軸がツェナダイオード２０に供給される電力を表す。電源装置１は、送電線２に流れる電流がＩｂアンペアを超えたときに、第３コイル７３を接続せずに第１及び第２コイル７１、７２に電流を流した場合、最大電力に到達してツェナダイオード２０に電流が流れる。このとき、ツェナダイオード２０供給される電力Ｑ２は、送電線２に流れる電流の増加に応じて増加する。

ツェナダイオード２０は、図５に示すように、ツェナダイオード２０の電力とダイオード温度とが比例関係にある。図５は、実施形態に係るダイオード温度とツェナダイオード２０の電力との関係を示す図である。図５では、横軸がダイオード温度を表し、縦軸がツェナダイオード２０の電力を表す。ツェナダイオード２０は、供給される電力に応じて温度が上昇する。つまり、ツェナダイオード２０は、供給される電力が相対的に大きくなると温度が相対的に高くなる。電源装置１は、ダイオード温度に基づいてスイッチ回路８０を制御し、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を切り替えることで、ツェナダイオード２０に流れる電流を抑制する。

次に、図６を参照して電源装置１の動作例について説明する。図６は、実施形態に係る電源装置１の動作例を示すメインのフローチャートである。電源装置１は、コイルユニット７０により電力を取得する（ステップＳ１）。コイルユニット７０は、例えば、電磁誘導により送電線２から交流電力を取得する。次に、電源装置１は、コイルユニット７０により取得した交流電力を整流回路１０により整流する（ステップＳ２）。次に、電源装置１は、ツェナダイオード２０により定電圧化を行う（ステップＳ３）。ツェナダイオード２０は、例えば、整流回路１０により整流した直流電力の電圧の上限を一定（例えば５．６Ｖ）にする。

次に、電源装置１は、第２温度センサ６０により外気温度Ｔ２を検出する（ステップＳ４）。第２温度センサ６０は、検出した外気温度Ｔ２（例えば３０℃）を制御回路９０に出力する。次に、電源装置１は、第１温度センサ５０によりツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を検出する（ステップＳ５）。第１温度センサ５０は、検出したツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１（例えば８０℃）を制御回路９０に出力する。次に、電源装置１は、制御回路９０によりダイオード温度を算出する（ステップＳ６）。制御回路９０は、例えば、第１温度センサ５０により検出したツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１（例えば８０℃）から第２温度センサ６０により検出した外気温度Ｔ２（３０℃）を減算し、ダイオード温度（例えば５０℃）を算出する。

次に、電源装置１は、制御回路９０によりダイオード温度と閾値とを比較し（ステップＳ７）、比較結果に基づいてコイルの巻き数を切り替える（ステップＳ８）。ここで、閾値は、例えば、第１閾値（４５℃）及び第２閾値（８０℃）を含んで構成される。制御回路９０は、例えば、ダイオード温度が第１閾値（４５℃）未満の場合、第１及び第２スイッチ回路８１、８２をオンし、第２及び第３コイル７２、７３を迂回して第１コイル７１に電流が流れるように切り替える。この場合、コイルユニット７０のコイルの巻き数は、「５００」となる。制御回路９０は、ダイオード温度が第１閾値（４５℃）以上第２閾値（８０℃）未満の場合、第１スイッチ回路８１をオフし且つ第２スイッチ回路８２をオンし、第３コイル７３を迂回して第１及び第２コイル７１、７２に電流が流れるように切り替える。この場合、コイルユニット７０のコイルの巻き数は、「８００」となる。制御回路９０は、第２閾値（８０℃）以上の場合、第１及び第２スイッチ回路８１、８２をオフし、第１～第３コイル７１～７３に電流が流れるように切り替える。この場合、コイルユニット７０のコイルの巻き数は、「１０００」となる。

次に、電源装置１は、コイルユニット７０により取得されツェナダイオード２０により定電圧化された電力を充放電回路４０に供給する（ステップＳ９）。次に、電源装置１は、充放電回路４０により充放電制御を行い（ステップＳ１０）、負荷部４に電力を供給する（ステップＳ１１）。充放電回路４０は、例えば、負荷部４に供給する電力が不足している場合、バッテリに充電した電力を放電して負荷部４に電力を供給する。また、充放電回路４０は、負荷部４に供給する電力が足りている場合、バッテリに電力を充電する。これにより、電源装置１は、負荷部４に安定して電力を供給することができる。

次に、図７を参照して、上述のステップＳ８におけるコイルの巻き数の切り替え処理について詳細に説明する。図７は、実施形態に係る電源装置１の動作例を示すサブのフローチャートである。ここで、以下の説明では、コイルの巻き数が「１０００」であるモードを第１モードと称し、コイルの巻き数が「８００」であるモードを第２モードと称し、コイルの巻き数が「５００」であるモードを第３モードと称する。

制御回路９０は、ダイオード温度が第１閾値（４５℃）未満であるか否かを判定する（ステップＵ１）。制御回路９０は、ダイオード温度が第１閾値（４５℃）未満である場合（ステップＵ１；Ｙｅｓ）、コイルの巻き数を表すモードが第１モードであるか否かを判定する（ステップＵ２）。制御回路９０は、当該モードが第１モードである場合（ステップＵ２；Ｙｅｓ）、第２モードに切り替え（ステップＵ３）、終了する。一方、制御回路９０は、モードが第１モードでない場合（ステップＵ２；Ｎｏ）、モードが第２モードであるか否かを判定する（ステップＵ４）。制御回路９０は、モードが第２モードである場合（ステップＵ４；Ｙｅｓ）、第３モードに切り替え（ステップＵ５）、終了する。また、制御回路９０は、モードが第２モードでない場合、つまりモードが第３モードである場合（ステップＵ４；Ｎｏ）、モードを切り替えずに終了する。

また、上述のステップＵ１で、制御回路９０は、ダイオード温度が第１閾値（４５℃）以上である場合（ステップＵ１；Ｎｏ）、ダイオード温度が８０℃以上であるであるか否かを判定する（ステップＵ６）。制御回路９０は、ダイオード温度が８０℃以上である場合（ステップＵ６；Ｙｅｓ）、コイルの巻き数を表すモードが第１モードであるか否かを判定する（ステップＵ７）。制御回路９０は、当該モードが第１モードである場合（ステップＵ７；Ｙｅｓ）、コイルの巻き数が「１０００」であるにもかかわらず、ダイオード温度が８０℃以上であるので異常を通知し（ステップＵ８）、終了する。一方、制御回路９０は、モードが第１モードでない場合（ステップＵ７；Ｎｏ）、モードが第２モードであるか否かを判定する（ステップＵ９）。制御回路９０は、モードが第２モードである場合（ステップＵ９；Ｙｅｓ）、第１モードに切り替え（ステップＵ１０）、終了する。一方、制御回路９０は、モードが第２モードでない場合、つまりモードが第３モードである場合（ステップＵ９；Ｎｏ）、第２モードに切り替え（ステップＵ１１）、終了する。

以上のように、実施形態に係る電源装置１は、コイルユニット７０と、整流回路１０と、ツェナダイオード２０と、スイッチ回路８０と、第１温度センサ５０と、制御回路９０とを備える。コイルユニット７０は、電力を供給する送電線２に設けられ、それぞれ直列に接続可能な第１～第３コイル７１～７３を有し、第１～第３コイル７１～７３を介して電磁誘導により送電線２から交流電力を取得する。スイッチ回路８０は、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を切り替える。整流回路１０は、コイルユニット７０に接続され、当該コイルユニット７０により取得した交流電力を直流電力に整流する。ツェナダイオード２０は、整流回路１０に接続され、当該整流回路１０により整流した直流電力の電圧を一定にする。温度検出部Ｅは、ツェナダイオード２０のダイオード温度を検出する。制御回路９０は、温度検出部Ｅによって検出されたダイオード温度に基づいてスイッチ回路８０を制御する。

この構成により、電源装置１は、ダイオード温度に基づいて、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３を適宜変更することができ、コイルユニット７０により送電線２から取得する交流電力を制御することができる。電源装置１は、例えば、ダイオード温度が高い場合、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３を相対的に多くすることで、コイルユニット７０により送電線２から取得する交流電力を抑制できる。これにより、電源装置１は、ツェナダイオード２０の降伏電圧を超えて当該ツェナダイオード２０に流れる電流を抑制できる。従って、電源装置１は、ツェナダイオード２０の熱損失として電力を無駄に消費することを抑制できる。また、電源装置１は、回路に大電流が流れることを抑制することができ、コイルユニット７０、整流回路１０、ツェナダイオード２０、及び、充放電回路４０の耐熱設計・放熱設計を適正に行うことができる。また、電源装置１は、ダイオード温度を検出することにより、従来の電流センサよりも誘導障害やノイズの影響を抑制することができる。この結果、電源装置１は、電磁誘導により送電線２から電力を適正に取得することができる。

上記電源装置１において、温度検出部Ｅは、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を検出する第１温度センサ５０、及び、外気温度Ｔ２を検出する第２温度センサ６０を備える。制御回路９０は、第１温度センサ５０により検出されたツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１と第２温度センサ６０により検出された外気温度Ｔ２とに基づいて定められるダイオード温度に応じてスイッチ回路８０を制御する。この構成により、電源装置１は、外気温度Ｔ２を考慮したツェナダイオード２０の実際の温度（上昇温度）に基づいてスイッチ回路８０を制御することができるので、ツェナダイオード２０に流れる電流をより適正に抑制できる。

上記電源装置１において、制御回路９０は、ダイオード温度が予め定められた閾値以上である場合、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を相対的に多くする。また、制御回路９０は、ダイオード温度が閾値未満である場合、直列に接続される第１～第３コイル７１～７３の数を相対的に少なくする。この構成により、電源装置１は、ツェナダイオード２０に流れる電流を適正に抑制できる。

上記電源装置１において、コイルユニット７０は、磁性材料を含む環状のコア７４を有する。環状のコア７４は、第１～第３コイル７１～７３の内側に挿通している。この構成により、電源装置１は、第１～第３コイル７１～７３のそれぞれにコア７４を設ける場合と比較して、コア７４の数を削減することができる。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。定電圧ダイオードは、ツェナダイオード２０である例について説明したが、これに限定されず、例えば、アバランシェ整流ダイオード(アバランシェダイオード)等であってもよい。

また、ダイオード温度は、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１と外気温度Ｔ２とに基づいて定められる温度である例について説明したが、これに限定されない。ダイオード温度は、例えば、外気温度Ｔ２を用いずに、ツェナダイオード２０の検出温度Ｔ１を単独で用いた温度としてもよい。

また、整流回路１０は、ブリッジ型の全波整流回路である例について説明したが、これに限定されず、その他の整流回路であってもよい。

また、第１～第３コイル７１～７３は、１つのコア７４に巻き回されている例について説明したが、これに限定されない。第１～第３コイル７１～７３は、例えば、それぞれに別のコア７４に巻き回されていてもよい。

また、第１閾値（４５℃）及び第２閾値（８０℃）は、ヒステリシス（不感帯）を設けるようにしてもよい。

１電源装置
２送電線（電線）
１０整流回路
２０ツェナダイオード（定電圧ダイオード）
５０第１温度センサ
６０第２温度センサ
７０コイルユニット
７１～７３第１～第３コイル（複数のコイル）
７４コア（磁性体）
８０スイッチ回路
９０制御回路
Ｔ１検出温度
Ｔ２外気温度
Ｅ温度検出部

Claims

電力を供給する電線に設けられそれぞれ直列に接続可能な複数のコイルを有し前記複数のコイルを介して電磁誘導により前記電線から交流電力を取得するコイルユニットと、
前記コイルユニットに接続され当該コイルユニットにより取得した前記交流電力を直流電力に整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され当該整流回路により整流した前記直流電力の電圧を一定にする定電圧ダイオードと、
直列に接続される前記複数のコイルの数を切り替えるスイッチ回路と、
前記定電圧ダイオードのダイオード温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記ダイオード温度に基づいて前記スイッチ回路を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。
前記温度検出部は、前記定電圧ダイオードの検出温度を検出する第１温度センサ、及び、外気温度を検出する第２温度センサを備え、
前記制御回路は、前記第１温度センサにより検出された前記検出温度と前記第２温度センサにより検出された前記外気温度とに基づいて定められる前記ダイオード温度に応じて前記スイッチ回路を制御する請求項１に記載の電源装置。
前記制御回路は、前記ダイオード温度が予め定められた閾値以上である場合、直列に接続される前記複数のコイルの数を相対的に多くし、
前記ダイオード温度が前記閾値未満である場合、直列に接続される前記複数のコイルの数を相対的に少なくする請求項１又は２に記載の電源装置。
前記コイルユニットは、磁性材料を含む環状の磁性体を有し、
前記環状の磁性体は、前記複数のコイルの内側に挿通している請求項１～３のいずれか１項に記載の電源装置。