JPWO2020196508A5

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Publication number: JPWO2020196508A5
Application number: JP2021509446A
Authority: JP
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2040-03-24

Claims

電磁波を発生する第１の給電コイルと、
該第１の給電コイルに電磁波を発生させるべく電力を供給する第１の給電回路部と、
前記第１の給電コイルから発せられた電磁波を電磁誘導により受け取る第１の受電コイルと、
該第１の受電コイルに発生したエネルギーを回収する第１の受電回路部と、
該第１の受電回路部が回収したエネルギーを蓄える第１のバッテリーと
を有し、
前記第１の給電コイルと前記第１の受電コイルとが所定の共振周波数で共振する現象を用いた電磁誘導により電気的エネルギーを供給して前記第１のバッテリーを充電する第１のワイヤレス給電システムと、
電磁波を発生する第２の給電コイルと、
該第２の給電コイルに電磁波を発生させるべく電力を供給する第２の給電回路部と、
前記第２の給電コイルから発せられた電磁波を電磁誘導により受け取る第２の受電コイルと、
該第２の受電コイルに発生したエネルギーを回収する第２の受電回路部と、
該第２の受電回路部が回収したエネルギーを消費するエネルギー消費回路部と
を有し、
前記第２の給電コイルと前記第２の受電コイルとが所定の共振周波数で共振する現象を用いた電磁誘導により電気的エネルギーを供給して前記エネルギー消費回路部にエネルギーを供給する第２のワイヤレス給電システムと
の二つのワイヤレス給電システムからなる複合的なワイヤレス給電システムであって、
前記第１の受電コイルを前記第２の給電コイルと兼用するワイヤレス受給電コイルとして構成し、
前記第１のバッテリーを前記第２の給電コイルに電磁波を発生させる電力源とし、
第２の給電回路部と第１の受電回路部とを一つの回路基板で実装して所定のモード切換手段により給電モードと受電モードとを切換可能とした受給電回路部として構成し、
前記モード切換手段によって、
給電モードが有効の場合、前記第２の給電回路部が有効になり、前記ワイヤレス受給電コイルから前記第二の受電コイルに向けて電磁波を出力して前記エネルギー消費回路部にエネルギーを供給し、
受電モードが有効の場合、前記第１の受電回路部が有効になり、前記第１の給電コイルから発せられた電磁波を電磁誘導により、前記ワイヤレス受給電コイルに発生したエネルギーを回収し、前記第一のバッテリーに充電するワイヤレス給電システムにおいて、
前記ワイヤレス受給電コイルと、前記第１のバッテリーと、前記受給電回路部と、前記モード切換手段とをバッテリー搭載装置として一体的に構成し、
前記第二の受電コイルと、前記第二の受電回路部と、前記エネルギー消費回路部とを末端消費部として一体的に構成し、
該末端消費部は、数種類の機能の異なる前記エネルギー消費回路部をそれぞれ有する複数種類のものとして構成し、前記バッテリー搭載装置に対して、取り換え可能であって、前記末端消費部と前記バッテリー搭載装置とは、電気的接合部が外に露出しないようにして接続されるものであることを特徴とするワイヤレス給電システム。
前記エネルギー消費回路部は、電気エネルギーを光に変換する回路であって、
前記末端消費部は、数種類の機能をそれぞれ有するライト部として構成されることを特徴とする請求項１に記載したワイヤレス給電システム。
前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルと、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルとが近接するように、前記エネルギー消費回路部と前記バッテリー搭載装置が嵌合する嵌合部をさらに有し、
前記嵌合部は、直接的な電気的接合部を持たず、防水対策された嵌合部であって、
前記受給電回路部は、さらに制御回路を有し、
前記制御回路は、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルと、前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルとの近接状態を検出して、前記エネルギー消費回路部へのエネルギー供給を連続的かつ高いエネルギーにて実行することを特徴とする請求項１に記載したワイヤレス給電システム。
前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルと、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルとが近接するように、前記エネルギー消費回路部と前記バッテリー搭載装置が嵌合する嵌合部をさらに有し、
前記嵌合部は、直接的な電気的接合部を持たず、防水対策された嵌合部であって、
前記受給電回路部は、さらに制御回路を有し、
前記制御回路は、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルと、前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルとの近接状態を検出して、前記エネルギー消費回路部へのエネルギー供給を連続的かつ高いエネルギーにて実行することを特徴とする請求項２に記載したワイヤレス給電システム。
前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルと、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルとが近接するように、前記エネルギー消費回路部と前記バッテリー搭載装置が嵌合する嵌合部をさらに有し、
前記嵌合部は、直接的な電気的接合部を持たず、防水対策された嵌合部であって、
前記受給電回路部は、さらに制御回路を有し、
前記エネルギー消費回路部と、前記バッテリー搭載装置とのそれぞれには、さらにマグネットおよびマグネットスイッチが設けられ、
前記制御回路は、前記マグネットスイッチの出力に基づいて、前記エネルギー消費回路部の第２の受電コイルと前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルとの近接状態を検出して、それに基づいて、前記エネルギー消費回路部へのエネルギー供給を連続的かつ高いエネルギーにて実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したワイヤレス給電システム。
前記バッテリー搭載装置若しくは前記末端消費部には、さらにＬＥＤライトおよび小容量のバックアップバッテリーが設けられて、
さらにまた、お互いの装置を認識しやすくする蓄光材料による発光部を具備し、
前記バッテリー搭載装置と、前記末端消費部との間の篏合状態が解除された際に、前記ＬＥＤライトが一定時間、発光して、前記末端消費部の交換を容易にする事を特徴とした請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載したワイヤレス給電システム。
前記末端消費部は、電気エネルギーを光に変換する回路であって、
前記バッテリー搭載装置と前記末端消費部とが嵌合した状態にあって、前記末端消費部の発する光の方向を自由に変えられるように回転部を有しており、
前記第二の受電回路により、当該回転部の回転方向もしくは回転位置を検出する機能を有し、
前記バッテリー搭載装置側の前記制御回路は、該回転方向若しくは回転位置により、前記ワイヤレス受給電コイルを介する電気エネルギーの供給を制御して、ライトの強弱若しくはライトの色若しくは点灯と点滅を変更できる事を特徴とした請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載したワイヤレス給電システム。
前記受給電回路部の給電モードに関わる回路は、
前記ワイヤレス受給電コイルとの組み合わせで並列共振回路を形成するよう、共振周波数に調整された共振用コンデンサーと、
前記給電コイルに対して、電源供給のオン（駆動状態）と、オフ（共振状態）とを周期的に繰り返すスイッチング回路と、
前記ワイヤレス受給電コイルに対して供給する電源の周波数を変更する周波数調整回路と、
前記給電コイルの共振状態を検出し、前記周波数調整回路及び前記制御回路に検出信号を出力する共振状態センサーを、
さらに有し、
前記制御回路は、
前記スイッチング回路と、前記周波数調整回路との双方を統括して制御し、
当該共振状態センサーからの情報にしたがって、最適な共振周波数と安定した共振状態となるように、給電の周波数と駆動時間を定め、それに従って前記スイッチ回路と前記周波数調整回路とを制御するとともに、
異常な共振状態や、水中若しくは塩水の中で電磁波を出力した際に起こりうる放電異常状態であると判断した場合、更には温度検出による発熱、過電圧や過電流を検知し、異常状態であると判断した場合には、給電を止めることを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載するワイヤレス給電システム。
前記モード切換手段は、
前記バッテリー搭載装置と前記末端消費部とが篏合していない若しくは篏合状態を感知していない状態の時、待機状態の給電モードで動作し、篏合状態を感知した時に、待機状態の給電モードから受電モードに切り替えることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載のワイヤレス給電システム。
前記モード切換手段は、
受電モードでは第１の給電コイルから発せられた電磁波を電磁誘導により受け取るワイヤレス受給電コイルと、該ワイヤレス受給電コイルに発生したエネルギーを回収する第１の受電回路部により構成されるものであって、
所定の受電レベルでは無い場合には、受電モードから待機状態の給電モードに切り替えるものであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のワイヤレス給電システム。
前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイル、前記第１の給電コイル、及び、前記第２の受電コイルは、巻線部を囲む円筒状の部分と、巻線部の軸の部分と、円筒状の部分の一方の底面がフェライトで構成されたポット形フェライトコアであり、
給電モードでは、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルと前記第２の受電コイルとが、受電モードでは、前記バッテリー搭載装置のワイヤレス受給電コイルと前記第１の給電コイルとが、芯穴を中心として篏合し、フェライトの底面が設けられていない側で向かい合わせの状態で配置され、
受電モード又は給電モードにあっては、芯穴を中心として回転しても、ワイヤレス給電をし続ける事を特徴とした請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載したワイヤレス給電システム。
さらに、双方向の通信手段を有し、
受電モード又は給電モードで、ワイヤレス受給電を行っている際に、該ワイヤレス給電システムは、双方向のデータ通信を可能とした所定の通信手段を有し、
受給電回路部のコントロール部によって、バッテリーの充電状況を検出し、その数値を、前記通信手段で、相手方へ通信し、
前記エネルギー消費部では少なくともエネルギー消費量を記録する仕組みと、その数値を前記通信手段で、前記バッテリー搭載装置へ通信する事を特徴とした請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載したワイヤレス給電システム。