JPWO2013145835A1 - 受電装置、電気回路、および、給電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.第1の実施の形態(受電コイルの抵抗およびインダクタンスの変化量に基づいて異物を検知する例)
2.第2の実施の形態(受電コイルの抵抗の変化量に基づいて異物を検出する例)
3.第3の実施の形態(受電コイルの抵抗の変化量に基づいて異物の検出と制御量の算出とを行う例)
4.第4の実施の形態(起電力比率を求める例)
5.第5の実施の形態(負荷抵抗を変更して異物を検出する例)
[非接触給電システムの構成例]
図1は、実施の形態における非接触給電システムの一構成例を示す全体図である。この非接触給電システムは、電気的に非接触の状態で装置に電力を供給するためのシステムである。非接触給電システムは、給電装置100および受電装置200を備える。
図4は、第1の実施の形態における給電制御部110の一構成例を示すブロック図である。給電制御部110は、復調回路111および給電制御回路112を備える。
図5は、第1の実施の形態における充電制御部210の一構成例を示すブロック図である。この充電制御部210は、変調回路211、整流器212、充電制御回路213、誘導電流取得回路214を備える。
図6は、第1の実施の形態における異物検出部240の一構成例を示すブロック図である。この異物検出部240は、監視誘導電圧取得回路241、2次抵抗変化量取得回路242、2次インダクタンス変化量取得回路243、および、異物検出回路244を備える。
図8は、第1の実施の形態における給電制御処理の一例を示すフローチャートである。この給電制御処理は、例えば、給電装置100に電源が投入されたときに給電装置100により開始される。
図9は、第1の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。この給電制御処理は、例えば、給電装置100から電源供給が開始されたときに受電装置200により開始される。
[異物検出部の構成例]
図13は、第2の実施の形態における異物検出部240の一構成例を示すブロック図である。第2の実施の形態の異物検出部240は、ΔL2を取得せず、Δr2のみから異物の有無を検出する点において、第1の実施の形態と異なる。具体的には、第2の実施の形態の異物検出部240は、2次インダクタンス変化量取得回路243を備えない点において、第1の実施の形態と異なる。
図14は、第2の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。第2の実施の形態の充電制御処理は、ステップS953およびS954の代わりにステップS961を実行する点において第1の実施の形態と異なる。
[受電装置の動作例]
図15は、第3の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。第3の実施の形態の充電制御処理は、異物の検出時に、給電量の制御量をさらに算出する点において第2の実施の形態と異なる。第3の実施の形態の異物検出部240の構成は、第2の実施の形態と同様である。ただし、第3の実施の形態の異物検出回路244は、異物の検出時に、給電量の制御量ΔWを算出する。また、第3の実施の形態の充電制御部210は、ΔWに応じて、充電電流を制御する。
図15に例示した充電制御処理は、ステップS955の代わりにステップS962乃至S964を実行する点において、第2の実施の形態と異なる。異物を検出した場合には(ステップS961:Yes)、受電装置200は、式18から、給電量の制御量ΔWを算出する(ステップS962)。受電装置200は、給電量をΔW低下させることを要求する制御信号を送信する(ステップS963)。受電装置200は、ΔWに応じて充電電流を制御する(ステップS964)。なお、受電装置200は、異物検出時に、充電電流の制御で対応することができるのであれば、給電装置100へ制御信号を送信する必要はない。
[非接触給電システムの構成例]
図17は、第4の実施の形態における非接触給電システムの一構成例を示す全体図である。第1の実施の形態においては、受電コイル220の誘導電圧V21と測定コイル230の誘導電圧V31との比率(以下、「起電力比率」と称する。)が、これらのコイルの巻き数比に一致するとの前提のもとに、インピーダンスを算出していた。しかし、実際には、製造時におけるコイルの特性のばらつきや、位置ずれなどにより、起電力比率k(=V21/V31)が巻き数比に一致しない場合があった。第4の実施の形態は、受電装置200が、異物検出の前に起電力比率kの正確な値を取得しておく点において第1の実施の形態と異なる。具体的には、第4の実施の形態の非接触給電システムは、起電力比率取得部260をさらに具備する点において、第1の実施の形態と異なる。
図18は、第4の実施の形態における充電制御部210の一構成例を示すブロック図である。第4の実施の形態の充電制御回路213は、電圧制御回路251、電流制御回路252を備える。また、充電制御回路213には、二次電池253が接続される。
図19は、第4の実施の形態における起電力比率取得部260の一構成例を示すブロック図である。起電力比率取得部260は、負荷抵抗取得回路261、測定結果記憶部262および起電力比率取得回路263を備える。
[異物検出部の構成例]
図21は、第5の実施の形態における異物検出部240の一構成例を示すブロック図である。第1の実施の形態においては、異物検出部240は、起電力比率kが一定であるとの前提でインピーダンスを算出していた。しかし、第4の実施の形態において説明したように、kは必ずしも一定であるとは限らない。第5の実施の形態の異物検出部240は、kを用いずに、Δr2を算出する点において第1の実施の形態と異なる。第5の実施の形態の充電制御部210は第4の実施の形態と同様の構成であり、充電中に入力電圧Vinおよび入力電流Iinを測定し、それらの測定値を異物検出部240に出力する。また、第5の実施の形態の異物検出部240は、負荷抵抗取得回路245および測定結果記憶部246を備え、2次インダクタンス変化量取得回路243を備えない点において第1の実施の形態と異なる。
(1)電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された、電磁界を測定する測定コイルと
を具備する受電装置。
(2)前記測定コイルは、前記受電コイルのコイル面を通過する前記電磁界の磁束と同様の磁束が通過するように配置されているコイルである
前記(1)記載の受電装置。
(3)前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
前記(2)記載の受電装置。
(4)前記測定コイルの巻数は、前記受電コイルの巻数と異なる
前記(3)のいずれかに記載の受電装置。
(5)前記測定された電磁界により発生する前記測定コイルの誘導電圧を取得する電圧取得回路と、
前記測定された電磁界により発生する前記受電コイルの誘導電流を取得する電流取得回路と
をさらに具備する
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の受電装置。
(6)前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記電磁波による受電を妨げる異物の有無を検出する検出回路をさらに具備する前記(5)に記載の受電装置。
(7)前記異物の検出結果に応じて充電電流を制御する充電制御回路をさらに具備する前記(6)記載の受電装置。
(8)前記検出回路は、前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記受電コイルにおいて変動するパラメータを取得することにより、前記異物の有無を検出する
前記(6)記載の受電装置。
(10)前記誘導電圧および前記誘導電流に応じて、前記電源を給電する給電装置に対する信号を送信するための送信回路をさらに具備する
前記5記載の受電装置。
(11)前記信号は、前記給電装置から給電される電磁波量を調整する信号である
前記10記載の受電装置。
(12)前記受電コイルに接続された負荷の抵抗を取得する負荷抵抗取得回路と、
前記誘導電圧と前記誘導電流と前記抵抗とを記憶する記憶部と
をさらに具備する前記(1)乃至(11)記載の受電装置。
(13)前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記電磁波による受電を妨げる異物の有無を検出する検出回路をさらに具備する前記(12)記載の受電装置。
(14)前記異物の検出結果に応じて充電電流を制御する充電制御回路をさらに具備する前記(13)記載の受電装置。
(15)前記検出回路は、前記測定コイルの誘導電圧および前記受電コイルの誘導電流から、前記受電コイルにおいて変動するパラメータを取得することにより、前記異物の有無を検出する
前記(13)または(14)記載の受電装置。
(16)前記パラメータは、前記受電コイルのインピーダンス、または、前記受電コイルのインダクタンスである
前記(15)記載の受電装置。
(17)電磁波により給電される電源を受電する受電装置に用いられる電気回路であって、
前記受電装置は、
前記電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された測定コイルと
を具備し、
前記測定コイルに発生する誘導電圧を測定する電気回路。
(18)前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
前記(17)記載の受電装置。
(19)電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された、実質的に電流が流れない測定コイルと、
前記測定コイルに発生する電圧を測定する回路と、
前記測定された電圧に応じて電磁波量を調整するための信号を送信するための送信回路とを備える受電装置により送信された前記信号に応じて、前記受電装置に電源を給電する給電コイルを具備する給電装置。
(20)前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
前記(19)記載の受電装置。
110 給電制御部
111 復調回路
112 給電制御回路
120 給電コイル
121 1次インダクタンス
122 1次キャパシタンス
200 受電装置
210 充電制御部
211 変調回路
212 整流器
213 充電制御回路
214 誘導電流取得回路
215 負荷抵抗
220 受電コイル
221 2次インダクタンス
215 2次キャパシタンス
230 測定コイル
231 インダクタンス
240 異物検出部
241 監視誘導電圧取得回路
242 2次抵抗変化量取得回路
243 2次インダクタンス変化量取得回路
244 異物検出回路
245 負荷抵抗取得回路
246 測定結果記憶部
251 電圧制御回路
252 電流制御回路
253 二次電池
260 起電力比率取得部
261 負荷抵抗取得回路
262 測定結果記憶部
263 起電力比率取得回路
300 異物
Claims (20)
- 電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された、電磁界を測定する測定コイルと
を具備する受電装置。 - 前記測定コイルは、前記受電コイルのコイル面を通過する前記電磁界の磁束と同様の磁束が通過するように配置されているコイルである
請求項1記載の受電装置。 - 前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
請求項2記載の受電装置。 - 前記測定コイルの巻数は、前記受電コイルの巻数と異なる
請求項3記載の受電装置。 - 前記測定された電磁界により発生する前記測定コイルの誘導電圧を取得する電圧取得回路と、
前記測定された電磁界により発生する前記受電コイルの誘導電流を取得する電流取得回路と
をさらに具備する
請求項1記載の受電装置。 - 前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記電磁波による受電を妨げる異物の有無を検出する検出回路をさらに具備する請求項5記載の受電装置。
- 前記異物の検出結果に応じて充電電流を制御する充電制御回路をさらに具備する請求項6記載の受電装置。
- 前記検出回路は、前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記受電コイルにおいて変動するパラメータを取得することにより、前記異物の有無を検出する
請求項6記載の受電装置。 - 前記パラメータは、前記受電コイルのインピーダンス、または、前記受電コイルのインダクタンスである
請求項8記載の受電装置。 - 前記誘導電圧および前記誘導電流に応じて、前記電源を給電する給電装置に対する信号を送信するための送信回路をさらに具備する
請求項5記載の受電装置。 - 前記信号は、前記給電装置から給電される電磁波量を調整する信号である
請求項10記載の受電装置。 - 前記受電コイルに接続された負荷の抵抗を取得する負荷抵抗取得回路と、
前記誘導電圧と前記誘導電流と前記抵抗とを記憶する記憶部と
をさらに具備する請求項1記載の受電装置。 - 前記誘導電圧および前記誘導電流から、前記電磁波による受電を妨げる異物の有無を検出する検出回路をさらに具備する請求項12記載の受電装置。
- 前記異物の検出結果に応じて充電電流を制御する充電制御回路をさらに具備する請求項13記載の受電装置。
- 前記検出回路は、前記測定コイルの誘導電圧および前記受電コイルの誘導電流から、前記受電コイルにおいて変動するパラメータを取得することにより、前記異物の有無を検出する
請求項13記載の受電装置。 - 前記パラメータは、前記受電コイルのインピーダンス、または、前記受電コイルのインダクタンスである
請求項15記載の受電装置。 - 電磁波により給電される電源を受電する受電装置に用いられる電気回路であって、
前記受電装置は、
前記電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された測定コイルと
を具備し、
前記測定コイルに発生する誘導電圧を測定する電気回路。 - 前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
請求項17記載の受電装置。 - 電磁波により給電される電源を受電する受電コイルと、
前記受電コイルの近傍に配置された、実質的に電流が流れない測定コイルと、
前記測定コイルに発生する電圧を測定する回路と、
前記測定された電圧に応じて電磁波量を調整するための信号を送信するための送信回路とを備える受電装置により送信された前記信号に応じて、前記受電装置に電源を給電する給電コイルを具備する給電装置。 - 前記測定コイルは、実質的に電流が流れないコイルである
請求項19記載の受電装置。
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