JPWO2015087398A1 - 受電装置、給電システム - Google Patents

Abstract

本発明は、一次側コイルを有する送電装置と、二次側コイルを有する受電装置とを有する給電システムにおいて、受電装置側が、負荷に供給される電流の値が所定値となるよう調整することによって、例えば、負荷に供給される電流値の上昇により負荷の損傷が引き起こされる虞があるという、従来の給電システムの課題を解決しようとするものである。一次側コイルを有する送電装置から出力された電力を受電して、前記電力に応じた電力を負荷に供給する受電装置であって、前記一次側コイルに供給されている第１電流に応じて第２電流が発生する二次側コイルと、前記第２電流から生成されるとともに前記負荷に供給される第３電流の値が所定値となるように調整する調整装置と、を備える。

Description

本発明は、受電装置、給電システムに関する。

例えば、送電装置と受電装置とを有する給電システムが知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−７０５９０号公報

例えば、特許文献１の給電システムは、送電装置と受電装置との間の電力の伝送効率に基づいて、送電装置に設けられているコンデンサの容量値等を調整している。この給電システムでは、負荷に供給される電流が所定値となるように調整されているわけではないので、例えば、負荷に供給される電流の値が上昇して、負荷の損傷が引き起こされる虞がある。

前述した課題を解決する主たる本発明は、一次側コイルを有する送電装置から出力される電力を受電して、前記電力に応じた電力を負荷に供給する受電装置であって、前記一次側コイルに供給されている第１電流に応じて第２電流が発生する二次側コイルと、前記第２電流から生成されるとともに前記負荷に供給される第３電流の値が所定値となるように調整する調整装置と、を備えたことを特徴とする受電装置である。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、負荷に供給される電流の値が所定値となるように調整することができる。

本発明の第１実施形態における給電システムを示す図である。 本発明の第１実施形態における給電システムを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における給電システムを示す断面図である。 本発明の第１実施形態における周波数と伝送電力との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態における伝送距離と負荷電流の値との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態における制御装置のハードを示す図である。 本発明の第１実施形態における制御装置の機能を示す図である。 本発明の第１実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における可変コンデンサの容量値と負荷電流の値との関係の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態における受電装置を示す図である。 本発明の第３実施形態における受電装置を示す図である。 本発明の第４実施形態における受電装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態における受電装置を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

[第１実施形態]
＝＝＝給電システム＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態における給電システムについて説明する。図１は、本実施形態における給電システムを示す図である。

給電システム１００は、例えば電磁界の共鳴現象を用いて非接触電力伝送を行うシステムである。給電システム１００は、送電装置２、受電装置３を有する。

送電装置２は、受電装置３に対して非接触で電力を送電する装置である。

受電装置３は、送電装置２から出力される電力を受電して、受電した電力に応じた電力を負荷３１に供給する装置である。

負荷３１は、受電装置３から供給される電力に基づいて動作する電気機器等の電力負荷である。

＝＝＝送電装置＝＝＝
以下、図１及び図２を参照して、本実施形態における送電装置について説明する。図２は、本実施形態における給電システムを示す斜視図である。尚、送電コイル２４、受電コイル３４は見えない状態となっているが、説明の便宜上、破線で示されている。又、送電コイル２４の巻回軸２４１、受電コイル３４の巻回軸３４１は、説明の便宜上一点鎖線で示されている。

＜形状等＞
送電装置２は、送電コイル２４、筐体２５（図２）を有する。

筐体２５は、送電コイル２４を有する送電回路２００を収容する。筐体２５の外形は例えば円柱形状を呈しており、例えば樹脂等絶縁性の材料を用いて形成されている。

送電コイル２４は、上下方向（Ｚ軸）に沿っている巻回軸２４１を中心に巻回されている。送電コイル２４は、筐体２５の内部における上側（＋Ｚ）寄りの所定位置に固定されている。

＜回路＞
送電装置２は、電源２１（図１）、インバータ２２、コンデンサ２３を更に有する。

電源２１は、直流電力を発生する。インバータ２２は、電源２１から供給される直流電力を交流電力に変換する。送電コイル２４は、受電コイル３４に対して非接触で電力を供給するための、給電システム１００の一次側コイルである。コンデンサ２３は、送電回路２００のインピーダンスを設定するのに用いられる。

電源２１の一端は、インバータ２２を介してコンデンサ２３の一端に接続される。電源２１の他端は、インバータ２２を介して送電コイル２４の一端に接続される。送電コイル２４の他端は、コンデンサ２３の他端と接続される。これらの接続により、電源２１、インバータ２２、コンデンサ２３、送電コイル２４を有する送電回路２００が形成される。

電源２１から出力される直流電力は、インバータ２２によって直流から交流に変換されて送電コイル２４に供給される。送電コイル２４に供給された交流電力は、送電コイル２４から受電コイル３４に供給される。

＝＝＝受電装置＝＝＝
以下、図１及び図２を参照して、本実施形態における受電装置について説明する。

＜形状等＞
受電装置３は、受電コイル３４、筐体３５（図２）を有する。

筐体３５は、受電コイル３４を有する受電回路３００を収容する。筐体３５の外形は例えば円柱形状を呈しており、例えば樹脂等絶縁性の材料を用いて形成されている。

受電コイル３４は、上下方向（Ｚ軸）に沿っている巻回軸３４１を中心に巻回されている。受電コイル３４は、筐体３５の内部における下側（−Ｚ）寄りの所定位置に固定されている。

＜回路等＞
受電装置３は、制御装置４、サーボモータ５１、測定装置５２（検出装置）、整流回路３２、可変コンデンサ３３、受電コイル３４を更に有する。尚、制御装置４、サーボモータ５１が調整装置に相当する。

受電コイル３４は、送電コイル２４から非接触で電力が供給される、給電システム１００の二次側コイルである。整流回路３２は、受電コイル３４から供給される交流電力を直流電力に変換して、当該変換された直流電力を負荷３１に供給する。

可変コンデンサ３３は、容量値を変更可能なコンデンサである。尚、可変コンデンサ３３には例えば回動つまみ（不図示）が設けられており、当該回動つまみの回動量に応じて可変コンデンサ３３の容量値が連続的に変化することとする。

測定装置５２は、負荷３１に供給される電流（第３電流）を測定（検出）する。測定装置５２の測定結果は、制御装置４に送信される。測定装置５２は、例えば、負荷３１に供給される電流を、導電線３１１に対して電気的に絶縁された状態で測定するクランプ式の電流計である。尚、測定装置５２が導電線３１１に対して電気的に絶縁されているので、受電回路３００に対して電気的な影響をあたえることなく、電流を確実に測定することができる。

受電コイル３４の一端は、可変コンデンサ３３、整流回路３２及び導電線３１１を介して負荷３１に接続される。つまり、可変コンデンサ３３は、受電コイル３４と負荷３１との間において直列に接続されている。受電コイル３４の他端は、整流回路３２を介して負荷３１に接続される。これらの接続により、受電コイル３４、可変コンデンサ３３、整流回路３２、導電線３１１、負荷３１を有する受電回路３００が形成される。

受電コイル３４に供給される交流電力は、整流回路３２によって交流から直流に変換されて負荷３１に供給される。

つまり、送電コイル２４に供給されている電流（第１電流）に応じて、受電コイル３４で電流（第２電流）が発生する。当該受電コイル３４で発生した電流から生成される電流が負荷３１に供給される。尚、負荷３１に供給される電流を、負荷電流とも称する。負荷電流の値は、共鳴周波数等に基づいて定まるので、例えば、送電コイル２４と受電コイル３４との間の伝送距離Ｄ、受電回路３００のインピーダンス等に基づいて定まることになる。

サーボモータ５１は、可変コンデンサ３３の回動つまみを回動させるための回動力を、当該回動つまみに対して付与する。つまり、サーボモータ５１は、可変コンデンサ３３の容量値を変化させる。サーボモータ５１は、制御装置４によって制御される。

制御装置４は、測定装置５２の測定結果に基づいて、サーボモータ５１を制御することにより可変コンデンサ３３の容量値を調整する。尚、制御装置４については、後述する。

＝＝＝負荷電流＝＝＝
以下、図３乃至図５を参照して、本実施形態における負荷電流について説明する。図３は、本実施形態における給電システムを示す断面図である。尚、図３は、図２の給電システム１００の略中央を通り且つＸＺ平面に平行な断面から＋Ｙ側へ向かって見た図である。図４は、本実施形態における周波数と伝送電力との関係を示す図である。尚、図４の周波数は、受電コイル３４に供給される電力の周波数を示している。又、伝送電力とは、送電コイル２４から受電コイル３４へ伝送される電力を示している。尚、この伝送電力は、例えば、送電コイル２４から受電コイル３４への電力の伝送効率等に基づいて定まる。図５は、本実施形態における伝送距離と負荷電流の値との関係を示す図である。

＜負荷電流＞
負荷電流の値は、前述したように、共鳴周波数等に基づいて定まる。この共鳴周波数ｆ１、ｆ２は、例えば、式（１）乃至式（３）に基づいて定まる。

［数１］

尚、Ｌは送電回路２００及び受電回路３００のインダクタンスの値を示しており、Ｃは送電回路２００及び受電回路３００の容量値を示している。ｋは、送電コイル２４と受電コイル３４との間の結合係数を示している。

結合係数ｋの値は、伝送距離Ｄに応じて変化する。又、固有共振周波数ｆ₀は、受電回路３００の容量値に応じて変動する。つまり、共鳴周波数ｆ_１、f_２は、伝送距離Ｄ及び可変コンデンサ３３の容量値に応じて変動する。従って、伝送距離Ｄが変動する場合、可変コンデンサ３３の容量値を調整することにより、共鳴周波数ｆ_１、f_２の値を一定に維持することが可能になる。

＜送電装置及び受電装置の設定＞
送電装置２及び受電装置３は、例えば、送電装置２の対向面２５１を受電装置３の対向面３５１と接触させた状態で、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように設定されている。尚、所定値Ａ１１は、負荷３１の仕様等に基づいて定められている規定値である。負荷３１に対して所定値Ａ１１の負荷電流が供給された場合、当該負荷３１の動作が正常に行われることになる。尚、対向面２５１と対向面３５１とが互いに接触しているときの伝送距離Ｄを伝送距離Ｄ１１とする。更に、送電装置２及び受電装置３は、対向面２５１を対向面３５１と接触させた状態で、共鳴周波数ｆ_１又は共鳴周波数f_２の何れかの周波数又は当該周波数の近傍の周波数で電力を送電できるように設定されている。

つまり、例えば、伝送距離Ｄを伝送距離Ｄ１１としたときの送電コイル２４から出力される電力の周波数が共鳴周波数ｆ_１又は共鳴周波数f_２の一方と一致又は近傍となり、且つ、伝送距離Ｄを伝送距離Ｄ１１としたときの負荷電流の値が所定値Ａ１１又は所定値Ａ１１の近傍の値となるように、送電装置２及び受電装置３が設定されている。尚、受電装置３が設定されるとは、例えば、可変コンデンサ３３の容量値が設定されること等を示している
＜負荷電流の値の維持＞
伝送距離Ｄが伝送距離Ｄ１１（第１距離）よりも長い伝送距離Ｄ１２（第２距離）となった場合、共鳴周波数ｆ_１、f_２の値が変動することになり、負荷電流の値が所定値Ａ１１から所定値Ａ１１よりも低い電流値Ａ１２に低下する。このとき、可変コンデンサ３３の容量値を調整することにより、共鳴周波数ｆ_１、f_２の値を、伝送距離Ｄが伝送距離Ｄ１１のときの共鳴周波数ｆ_１、f_２の値に戻すことができる。共鳴周波数ｆ_１、f_２の値が戻されることにより、負荷電流の値が所定値Ａ１１に維持されることになる。

＝＝＝制御装置＝＝＝
以下、図６及び図７を参照して、本実施形態における制御装置について説明する。図６は、本実施形態における制御装置のハードを示す図である。図７は、本実施形態における制御装置の機能を示す図である。

制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、通信装置４２、記憶装置４３、表示装置４４、入力装置４５を有する。ＣＰＵ４１は、記憶装置４３に記憶されているプログラムを実行することにより制御装置４の各種機能を実現し、制御装置４を統括制御する。記憶装置４３には、前述のプログラム、各種情報が記憶されている。表示装置４４は、制御装置４の情報を表示するディスプレイである。入力装置４５は、制御装置４に対して情報を入力するための例えばキーボード、マウス等である。通信装置４２は、サーボモータ５１及び測定装置５２との間で通信を行う。

制御装置４は、更に、容量判定部４６、電流比較部４７、制御部４８（「制御装置４の各種機能」とも称する）を有する。尚、制御装置４の各種機能は、記憶装置４３に記憶されているプログラムのＣＰＵ４１による実行により実現される。

容量判定部４６は、可変コンデンサ３３の容量値が上限値であるか否かと、可変コンデンサ３３の容量値が下限値であるか否かとについて判定する。上限値及び下限値は、可変コンデンサ３３の仕様等に基づいて定められている。可変コンデンサ３３は、上限値と下限値との間の調整範囲内において容量値が調整可能とされている。上限値及び下限値を示す情報は、例えば、入力装置４５から入力されて、記憶装置４３に記憶される。容量判定部４６は、可変コンデンサ３３の回動つまみの回動量に基づいて上述の判定を行うこととしてもよい。

電流比較部４７は、互いに異なる時に測定された負荷電流の値夫々を比較する。測定された負荷電流の値とは、測定装置５２によって測定された負荷電流の値を示している。互いに異なる時とは、例えば、異なるタイミング、異なる時間等を示している。

制御部４８は、容量判定部４６の判定結果、及び、電流比較部４７の比較結果等に基づいて、サーボモータ５１を制御して、可変コンデンサ３３の容量値を調整する。

＝＝＝制御装置の動作＝＝＝
以下、図８及び図９を参照して、本実施形態における制御装置の動作について説明する。図８は、本実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。図９は、本実施形態における可変コンデンサの容量値と負荷電流の値との関係の一例を示す図である。

＜動作＞
例えば、伝送距離Ｄが伝送距離Ｄ１１から伝送距離Ｄ１２となった場合、制御装置４は動作を開始する。例えば、入力装置４５に入力される起動信号に基づいて、制御装置４が動作を開始することとしてもよい。又、例えば、所定時間（数ｍｓ）毎に制御装置４が動作を開始することとしてもよい。

測定装置５２は、負荷電流を測定する（ステップＳ１１）。容量判定部４６は、可変コンデンサ３３の容量値が上限値であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

可変コンデンサ３３の容量値が上限値でないと判定された場合（ステップＳ１２のＮＯ）、制御部４８は、所定値ΔＣだけ可変コンデンサ３３の容量を増加させる（ステップＳ１３）。このとき、変数ｎの値が１だけ増加される。測定装置５２は、負荷電流を再度測定する（ステップＳ１４）。電流比較部４７は、直前に測定された負荷電流（「第１の負荷電流」とも称する）の値と、第１の負荷電流の直前に測定された負荷電流（「第２の負荷電流」とも称する）の値とを比較する（ステップＳ１５）。この場合、例えば、第１の負荷電流がステップＳ１４での負荷電流に対応し、第２の負荷電流がステップＳ１１での負荷電流に対応する。

第１の負荷電流の値が第２の負荷電流の値よりも大きい場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、制御装置４は、ステップＳ１２の判定を再度行う。一方、第１の負荷電流の値が第２の負荷電流の値よりも小さい場合（ステップＳ１５のＮＯ）、容量判定部４６は、可変コンデンサ３３の容量値が下限値であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

可変コンデンサ３３の容量値が下限値でないと判定された場合（ステップＳ１６のＮＯ）、制御部４８は、所定値ΔＣだけ可変コンデンサ３３の容量を減少させる（ステップＳ１７）。このとき、変数ｎの値が１だけ減少される。測定装置５２は、負荷電流を再度測定する（ステップＳ１８）。

電流比較部４７は、第１の負荷電流の値と、第２の負荷電流の値とを比較する（ステップＳ１９）。第１の負荷電流の値が第２の負荷電流の値よりも小さい場合（ステップＳ１９のＹＥＳ）、制御装置４は、ステップＳ１６の判定を再度行う。一方、第１の負荷電流の値が第２の負荷電流の値よりも大きい場合（ステップＳ１９のＮＯ）、制御部４８は、所定値ΔＣだけ可変コンデンサ３３の容量を増加させた後、動作を終了する。

ステップＳ１２の判定において、可変コンデンサ３３の容量値が上限値であると判定された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御装置４は、ステップＳ１６の判定を行う。

ステップＳ１６の判定において、可変コンデンサ３３の容量値が下限値であると判定された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御装置４は、制御動作を終了する。

＜動作の一例（図９）＞
例えば、制御装置４の動作が開始されたときの可変コンデンサ３３の容量値がＣ１であり、可変コンデンサ３３の容量値がＣ４とされたときの負荷電流の値が所定値Ａ１１となる場合について説明する。

この場合、ステップＳ１３が３回実行された後ステップＳ１７が１回実行されて、図９のＰ１１に示される状態からＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５に示される状態に変化する。この後、ステップＳ２０が実行されることにより再度Ｐ１４の状態に変化して、負荷電流の値が所定値Ａ１１となる。

これらのように、制御装置４は、負荷電流の値が最大値となるように可変コンデンサ３３の容量値を調整している。そして、負荷電流の値が最大値となったとき、当該負荷電流の値は所定値Ａ１１となる。これは、伝送距離Ｄを伝送距離Ｄ１１としたときの送電コイル２４から出力される電力の周波数が共鳴周波数ｆ_１又は共鳴周波数f_２の一方と一致又は近傍となり、且つ、伝送距離Ｄを伝送距離Ｄ１１としたときの負荷電流の値が所定値Ａ１１又は所定値Ａ１１の近傍の値となるように、送電装置２及び受電装置３が設定されていることに基づくものである。

[第２実施形態]
第２実施形態の受電装置３Ｂは、第１実施形態の受電装置３における可変コンデンサ３３、制御装置４を夫々、可変コンデンサ装置３３Ｂ、制御装置４Ｂに変更したものである。

＝＝＝受電装置＝＝＝
以下、図１０を参照して、本実施形態における受電装置について説明する。図１０は、本実施形態における受電装置を示す図である。尚、図１に示される構成と同様な構成には、同様な符号を付しその説明を省略する。

受電装置３Ｂは、可変コンデンサ装置３３Ｂ、制御装置４Ｂを有する。

可変コンデンサ装置３３Ｂは、受電回路３００Ｂにおいて容量値を段階的に調整することが可能な可変コンデンサとして機能する。可変コンデンサ装置３３Ｂは、固定コンデンサ３５１乃至３５４、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４、通電コイル３６１乃至３６４を有する。

固定コンデンサ３５１乃至３５４の容量値は夫々、異なる値に固定されている。固定コンデンサ３５１乃至３５４の一端は整流回路３２に接続されている。固定コンデンサ３５１乃至３５４の他端は夫々、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を介して受電コイル３４の一端に接続されている。

スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は夫々、通電コイル３６１乃至３６４への電流の供給又は遮断によりオンオフするリレースイッチである。

制御装置４Ｂは、負荷電流の値が所定値Ａ１１に応じた値となるように、通電コイル３６１乃至３６４への電流を適宜供給又は遮断する。つまり、制御装置４Ｂは、負荷電流の値が所定値Ａ１１に応じた値となるように、受電回路３００Ｂのインピーダンスの値を、適宜段階的に調整する。尚、制御装置４Ｂは、制御装置４と同様にして制御することとしてもよい。

[第３実施形態]
第３実施形態の受電装置３Ｃは、第１実施形態の受電装置３における可変コンデンサ３３、制御装置４、サーボモータ５１を夫々、固定コンデンサ３３Ｃ、制御装置４Ｃ、サーボモータ５１Ｃに変更したものである。受電装置３Ｃは、更に、受電装置３に対して磁性体３４２、及び、アクチュエータ５３を追加したものである。

＝＝＝受電装置＝＝＝
以下、図１１を参照して、本実施形態における受電装置について説明する。図１１は、本実施形態における受電装置を示す図である。尚、図１に示される構成と同様な構成には、同様な符号を付しその説明を省略する。

受電装置３Ｃは、固定コンデンサ３３Ｃ、磁性体３４２、サーボモータ５１Ｃ、アクチュエータ５３、制御装置４Ｃを有する。尚、サーボモータ５１Ｃ、アクチュエータ５３、制御装置４Ｃが調整装置、移動装置に相当する。

固定コンデンサ３３Ｃは、容量値が一定にされている。

磁性体３４２は、受電コイル３４の近傍に設けられている例えばフェライト等である。磁性体３４２は、受電コイル３４の巻回軸３４１（図２）に沿った長尺形状を呈している。

サーボモータ５１Ｃは、制御装置４Ｃに制御され、磁性体３４２を移動させるための駆動力をアクチュエータ５３に付与する。

アクチュエータ５３は、サーボモータ５１Ｃから付与された駆動力に基づいて、磁性体３４２を巻回軸３４１に沿って移動させる。アクチュエータ５３は、筒状に巻回されている受電コイル３４の内側と受電コイル３４の外側との間において、磁性体３４２を移動させる。この磁性体３４２の移動に基づいて、負荷３１を含む受電回路３００Ｃのインピーダンスが変化することになる。

制御装置４Ｃは、サーボモータ５１Ｃ及びアクチュエータ５３を介して、磁性体３４２の移動を制御する。制御装置４Ｃは、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように、磁性体３４２を移動させる。尚、制御装置４Ｃは、制御装置４と同様にして制御することとしてもよい。

[第４実施形態]
第４実施形態の受電装置は、第１実施形態の受電装置３における制御装置４を制御装置４Ｄ（図１）に変更したものである。

＝＝＝受電装置＝＝＝
以下、図１２を参照して、本実施形態における受電装置について説明する。図１２は、本実施形態における受電装置の動作を示すフローチャートである。尚、図８に示されるステップと同様なステップには、同様な符号を付しその説明を省略する。

制御装置４Ｄは、ステップＳ１４の動作の後、負荷電流の値が所定値Ａ１１であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。負荷電流の値が所定値Ａ１１である場合（ステップＳ３５のＹＥＳ）、制御装置４Ｄは、制御動作を終了する。一方、負荷電流の値が所定値Ａ１１でない場合（ステップＳ３５のＮＯ）、制御装置４Ｄは、ステップＳ１２の判定を行う。

制御装置４Ｄは、ステップＳ１８の動作の後、ステップＳ３９の判定を行う。尚、ステップＳ３９の判定は、ステップＳ３５の判定と同様な判定である。ステップＳ３９がＹＥＳの場合、制御装置４Ｄは、制御動作を終了する。ステップＳ３９がＮＯの場合、制御装置４Ｄは、ステップＳ１６の判定を行う。尚、上述の制御等に基づいて制御装置４Ｄの動作が所定時間内に終了しない場合、負荷電流の値と所定値Ａ１１との差が所定範囲内となったときに制御装置４Ｄが動作を終了することとしてもよい。

従って、例えば受信回路３００のインピーダンスを変動させることにより、負荷電流の値を確実に調整することができる。

[第５実施形態]
第５実施形態の受電装置は、第１実施形態の受電装置３における制御装置４、可変コンデンサ３３を夫々、制御装置４Ｅ、可変コンデンサ３３Ｅに変更したものである。

＝＝＝受電装置＝＝＝
以下、図１３を参照して、本実施形態における受電装置について説明する。図１３は、本実施形態における受電装置を示す図である。尚、図１に示される構成と同様な構成には、同様な符号を付しその説明を省略する。

受電装置３Ｅは、制御装置４Ｅ、サーボモータ５１Ｅ、可変コンデンサ３３Ｅを有する。

可変コンデンサ３３Ｅの構成は、可変コンデンサ３３（図１）の構成と同様である。可変コンデンサ３３Ｅは、負荷３１及び受電コイル３４に対して並列に接続される。

制御装置４Ｅは、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように、サーボモータ５１Ｅを介して可変コンデンサ３３Ｅの容量値を調整する。

前述したように、受電装置３（図１）は、送電コイル２４を有する送電装置２から出力される電力を受電して、受電した電力に応じた電力を負荷３１に供給する。受電装置３は、受電コイル３４、制御装置４、サーボモータ５１を有する。受電コイル３４は、送電コイル２４に供給されている電流に応じて電流が発生する。制御装置４は、サーボモータ５１を介して、受電コイル３４で発生する電流から生成される負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように調整する。従って、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように調整することができる。又、送電装置２の設定を変更することなく、可変コンデンサ３３の容量値の調整のみで、負荷電流の値を所定値Ａ１１とすることができる。従って、送電装置２に対して受電装置３と同様な構成の受電装置が複数設けられている際にも、複数の受電装置夫々において負荷電流の値を所定値Ａ１１とすることができる。又、伝送距離Ｄが伝送距離Ｄ１１よりも長くなる位置に受電装置３が設けられて場合においても、伝送効率を向上させて、負荷電流の値を所定値Ａ１１とすることができる。又、受電装置３における受電回路３００を簡素化することにより、受電装置３の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

又、受電装置３は、測定装置５２を有する。測定装置５２は、負荷電流を測定する。制御装置４は、測定装置５２の測定結果に基づいて、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように調整する。従って、負荷電流の値を確実に所定値Ａ１１とすることができる。

又、受電装置３は、可変コンデンサ３３を有する。可変コンデンサ３３は、受電コイル３４と負荷３１との間に接続されており、容量値を変更可能なコンデンサである。制御装置４は、サーボモータ５１を介して、測定装置５２の測定結果に基づいて可変コンデンサ３３の容量値を調整する。

又、可変コンデンサ３３は、受電コイル３４及び負荷３１に対して直列に接続されている。伝送距離Ｄが伝送距離Ｄ１１となっている際に負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように、可変コンデンサ３３の容量値が設定（調整）されているときに、伝送距離Ｄ１が伝送距離Ｄ１１から伝送距離Ｄ１１よりも長い伝送距離Ｄ１２になった場合、制御装置４は、可変コンデンサ３３の容量値の上限値及び下限値により設定される調整範囲内において、容量値を増加させること（図８のステップＳ１３）を、容量値を減少させること（図８のステップＳ１７）よりも優先的に行って、可変コンデンサ３３の容量値を調整する。よって、伝送距離Ｄの変動により変動した共鳴周波数ｆ_１、f_２の値を比較的短時間でもとに戻すと共に、受電回路３００のインピーダンスを低下させることにより、伝送距離Ｄの変動により低下した負荷電流の値を上昇させることができる。従って、伝送距離Ｄの変動により変動した負荷電流の値を比較的短時間で所定値Ａ１１にすることができる。

又、可変コンデンサ３３は、容量値が連続的に変化する。よって、負荷電流の値を、確実に所定値Ａ１１にすることができる。

又、受電装置３Ｂ（図１０）は、可変コンデンサ装置３３Ｂを有する。可変コンデンサ装置３３Ｂは、容量値が段階的に変化する。従って、可変コンデンサ装置３３Ｂの容量値の微調整等が不要となるので、比較的短時間で負荷電流の値を所定値Ａ１１にすることができる。

又、受電装置３Ｃ（図１１）は、磁性体３４２、制御装置４Ｃ、サーボモータ５１Ｃ、アクチュエータ５３を有する。磁性体３４２は、受電コイル３４の近傍に設けられる。制御装置４Ｃは、サーボモータ５１Ｃ及びアクチュエータ５３を介して、負荷電流の値が所定値Ａ１１となるように、受電コイル３４と磁性体３４２との相互インダクタンスの値を調整するべく測定装置５２の測定結果に基づいて、磁性体３４２を移動させる。従って、受電回路３００Ｃのインピーダンスを調整するための例えばコンデンサ等の素子を、受電コイル３４に対して接続することなく、受電回路３００Ｃのインピーダンスを調整することができる。従って、受電回路３００Ｃの接続関係を変更することなく、比較的容易に製造可能な受電装置３Ｃを提供することができる。

又、受電コイル３４は、筒状に巻回されている。制御装置４Ｃは、受電コイル３４の内側と外側との間において、受電コイル３４の巻回軸３４１に沿って磁性体３４２を移動させる。よって、受電コイル３４と磁性体３４２との相互インダクタンスの調整幅を比較的大きくすることができる。従って、負荷電流の値を確実に所定値Ａ１１にすることができる。

又、磁性体３４２は、巻回軸３４１に沿った長尺形状を呈する。よって、磁性体３４２の移動量に対する受電コイル３４と磁性体３４２との相互インダクタンスの変動量を比較的小さくすることができる。従って、受電回路３００のインピーダンスの急激な変動に基づいて、負荷３１に対して過電流が供給されるのを防止することができる。

尚、第１乃至第５実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

第１実施形態においては、送電装置２が受電装置３に対して電力を送電することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、送電装置２が受電装置３と同様な構成の複数の受電装置に対して電力を供給することとしてもよい。

又、第４実施形態においては、負荷電流の値が所定値Ａ１１になるように制御装置４Ｄが制御することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、負荷電流の値が最大値になるように制御装置４Ｄが制御することとしてもよい。尚、負荷電流の値が最大値になるとは、可変容量３３の容量値を下限値と上限値との間で調整した際の負荷電流の値が最大になることを示す。又、例えば、負荷電流の値が所定値となるように制御装置４Ｄが制御することとしてもよい。この場合、負荷３１に対して過電流が供給されて負荷３１が損傷するのを防止することができる。又、例えば、負荷電流の値が所定範囲内となるように制御装置４Ｄが制御することとしてもよい。尚、所定範囲とは、所定値Ａ１１を含む上限値及び下限値と間の範囲であり、負荷３１の仕様等に基づいて定められることとしてもよい。

又、第１実施形態においては、測定装置５２がクランプ式の電流計であることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、測定装置５２が、シャント抵抗の両端に発生する電圧に基づいて電流を測定する電流計であることとしてもよい。

又、第３実施形態においては、受電コイル３４の内側と受電コイル３４の外側との間において磁性体３４２を移動させることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、受電コイル３４の外側においてのみ磁性体３４２を移動させることとしてもよいし、受電コイル３４の内側においてのみ磁性体３４２を移動させることとしてもよい。

２ 送電装置
３、３Ｂ、３Ｃ、３Ｅ 受電装置
４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ 制御装置
２４ 送電コイル
３３、３３Ｅ 可変コンデンサ
３３Ｂ 可変コンデンサ装置
３４ 受電コイル
１００ 給電システム

前述した課題を解決する主たる本発明は、一次側コイルを有する送電装置から出力される電力を受電して、前記電力に応じた電力を負荷に供給する受電装置であって、前記一次側コイルに供給されている第１電流に応じて第２電流が発生する二次側コイルと、前記第２電流から生成されるとともに前記負荷に供給される第３電流の値が所定値となるように調整する調整装置と、前記第３電流を検出する検出装置と、前記二次側コイルと前記負荷との間に接続されており、容量値を変更可能な可変コンデンサと、を備え、前記調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて前記調整を行い、前記調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて前記容量値を調整し、前記可変コンデンサは、前記二次側コイル及び前記負荷に対して直列に接続されており、前記調整装置は、前記容量値を増加させる第１調整装置と、前記容量値を減少させる第２調整装置と、を有し、前記二次側コイルと前記一次側コイルとの間の距離が第１距離となっている際に前記第３電流の値が前記所定値となるように前記容量値が調整されているときに、前記二次側コイルと前記一次側コイルとの間の距離が前記第１距離から前記第１距離よりも長い第２距離になった場合、前記容量値の調整範囲内において、前記第１調整装置が前記第２調整装置よりも優先的に前記容量値を調整する。

Claims (10)

1. 一次側コイルを有する送電装置から出力される電力を受電して、前記電力に応じた電力を負荷に供給する受電装置であって、
   前記一次側コイルに供給されている第１電流に応じて第２電流が発生する二次側コイルと、
   前記第２電流から生成されるとともに前記負荷に供給される第３電流の値が所定値となるように調整する調整装置と、
   を備えたことを特徴とする受電装置。
2. 前記第３電流を検出する検出装置、を更に備え、
   前記調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記二次側コイルと前記負荷との間に接続されており、容量値を変更可能な可変コンデンサ、を更に備え、
   前記調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて前記容量値を調整する
   ことを特徴とする請求項２に記載の受電装置。
4. 前記可変コンデンサは、前記二次側コイル及び前記負荷に対して直列に接続されており、
   前記調整装置は、
   前記容量値を増加させる第１調整装置と、
   前記容量値を減少させる第２調整装置と、を有し、
   前記二次側コイルと前記一次側コイルとの間の距離が第１距離となっている際に前記第３電流の値が前記所定値となるように前記容量値が調整されているときに、前記二次側コイルと前記一次側コイルとの間の距離が前記第１距離から前記第１距離よりも長い第２距離になった場合、前記容量値の調整範囲内において、前記第１調整装置が前記第２調整装置よりも優先的に前記容量値を調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
5. 前記可変コンデンサは、前記容量値が連続的に変化する
   ことを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
6. 前記可変コンデンサは、前記容量値が段階的に変化する
   ことを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
7. 前記二次側コイルの近傍に設けられる磁性体、を更に備え、
   前記調整装置は、
   前記第３電流の値が所定値となるように、前記二次側コイルと前記磁性体との相互インダクタンスの値を調整するべく前記検出装置の検出結果に基づいて前記磁性体を移動させる移動装置、を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の受電装置。
8. 前記二次側コイルは、筒状に巻回されており、
   前記移動装置は、前記二次側コイルの内側と前記二次側コイルの外側との間において、前記二次側コイルの巻回軸に沿って前記磁性体を移動させる
   ことを特徴とする請求項７に記載の受電装置。
9. 前記磁性体は、前記巻回軸に沿った長尺形状を呈する
   ことを特徴とする請求項８に記載の受電装置。
10. 一次側コイルを有する送電装置と、
    前記送電装置から出力される電力を受電して、前記電力に応じた電力を負荷に供給する受電装置と、を備え、
    前記受電装置は、
    前記一次側コイルに供給されている第１電流に応じて第２電流が発生する二次側コイルと、
    前記第２電流に応じた第３電流の値が所定値となるように調整する調整装置と、を有する
    ことを特徴とする給電システム。

Images