KR101460996B1 - 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법 및 비접촉 급전 장치 - Google Patents

비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법 및 비접촉 급전 장치 Download PDF

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Abstract

비접촉 급전 장치는, 복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로를 제어하는 복수의 유닛 제어부를 포함한다. 클록 신호 생성 회로는 복수의 유닛 제어부에 공통의 클록 신호를 공급한다. 복수의 유닛 제어부는, 공통의 클록 신호에 따라 복수 세트의 1차 코일을 여자시키기 위한 동기 신호를 생성하고, 복수 세트의 급전 유닛 회로에 동기 신호를 각각 공급한다. 각 동기 신호는, 동일 주기를 가지는 구형파 펄스 신호이므로, 복수 세트의 1차 코일은 동일한 주파수로 여자된다.

Description

비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법 및 비접촉 급전 장치 {METHOD OF EXCITING PRIMARY COILS IN CONTACTLESS POWER SUPPLYING DEVICE AND CONTACTLESS POWER SUPPLYING DEVICE}
본 발명은 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법 및 비접촉 급전 장치에 관한 것이다.
최근, 비접촉 급전 기술을 사용한 비접촉 급전 시스템이 여러 가지 제안되어 있다. 특히, 전자 유도 방식에 의한 비접촉 급전 시스템에서는, 실용화가 진행되고 있다.
전자 유도 방식에 의한 비접촉 급전 시스템에서, 비접촉 급전 장치는 비접촉 급전하는 전기 기기를 탑재하는 탑재면과 평행하게 복수의 1차 코일이 배치되어 있다. 한편, 비접촉 급전 장치로부터 비접촉 급전을 받는 전기 기기에는 수전 장치가 설치되고, 그 수전 장치에는 2차 코일이 설치되어 있다.
그리고, 일본 특허공보 제4639773호에는 전기 기기를 비접촉 급전 장치의 탑재면에 탑재하면, 비접촉 급전 장치에 설치된 복수의 1차 코일 중에서, 전기 기기의 수전 장치에 설치한 2차 코일과 대향한 1차 코일이 선택된다. 그리고, 그 선택된 1차 코일이 여자 구동되어, 2차 코일에 2차 전력을 급전한다.
일본 특허공보 제4639773호의 비접촉 급전 장치에서는, 각 1차 코일을 구동하는 발진 회로(공진 회로)를 하나 사용하여, 그 공진 회로에 대하여 각 1차 코일이 적절히 접속되어 여자 구동되도록 되어 있다. 따라서, 각 1차 코일의 여자 주파수는 동일하였다.
그런데, 비접촉 급전 시스템에서는, 용도도 광범위하고, 하나의 비접촉 급전 장치에 대한 1차 코일의 수가 증대하는 경향이 있었다. 또, 복수의 비접촉 급전 장치를 조합하는 사용 형태도 고려되어 있다.
하나의 비접촉 급전 장치에 대한 1차 코일의 수가 증대하면, 상기 비접촉 급전 장치에서는 부하가 커져 복수의 발진 회로를 사용하여야 했다. 복수의 발진 회로를 사용한 비접촉 급전 장치에서는, 선택된 1차 코일이 각각 상이한 발진 회로와 접속되어 여자 구동되는 경우가 발생한다.
이때, 각 발진 회로의 회로 소자의 개체차나 주위의 온도차 등에 의해, 선택된 1차 코일의 여자 주파수나 진폭값에 불균일이 생긴다. 이 불균일은 2차 코일에 급전되는 2차 전력의 불균일로 이어져, 안정된 2차 전력의 공급을 어렵게 하였다.
그래서, 2차 전력을 안정화하기 위하여, 수전 장치에 용량이 큰 평활 커패시터를 설치하는 것이 고려되지만, 용량이 큰 평활 커패시터는 고가이기 때문에 비용상승으로 이어지는 동시에, 커패시터의 사이즈가 커져서 수전 장치가 대형화되는 문제가 있었다. 또, 수전 장치에서, 3단자 레귤레이터와 같은 정전압 전원 회로를 사용하는 것도 고려되지만, 정류 시의 전력 손실이 크고 급전 효율이 저하되는 문제가 있었다.
이것은, 복수의 비접촉 급전 장치를 조합하여, 하나의 전기 기기의 급전 장치에 급전하는 사용 형태에서도 마찬가지의 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 급전용의 각 1차 코일의 여자 주파수의 불균일을 억제하고, 급전 효율을 향상시킬 수 있는 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법 및 비접촉 급전 장치를 제공하는 것에 있다.
일 측면에서는, 복수의 1차 코일과, 복수의 1차 코일을 각각 여자하는 복수의 급전 유닛 회로를 포함하고, 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법으로서, 복수의 1차 코일을 복수 세트의 1차 코일로 그룹화하는 것, 복수 세트의 1차 코일에 각각 대응하는 복수 세트의 급전 유닛 회로의 각 세트의 급전 유닛 회로에 동기 신호를 공급하는 것으로서, 복수 세트의 1차 코일이 동일한 주파수로 여자 구동되도록, 복수 세트의 급전 유닛 회로에 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 공급하는 것을 포함한다.
또, 일 측면에서는, 복수 세트의 1차 코일과, 복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로를 포함하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서, 복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부로서, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성되는 동기 신호가 동일한 주파수를 가지는, 복수의 유닛 제어부를 포함한다.
비접촉 급전 장치는 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 복수의 유닛 제어부가 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 생성하기 위해 사용되는 공통의 클록 신호를 복수의 유닛 제어부 각각에 공급하는 클록 신호 생성 회로를 포함해도 된다.
또, 복수의 유닛 제어부 중 하나의 유닛 제어부가 클록 신호 생성 회로를 포함하고, 다른 유닛 제어부에 클록 신호 생성 회로에 의해 생성된 클록 신호를 공급해도 된다.
일 측면에서는, 복수 세트의 1차 코일과, 복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로를 포함하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서, 복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부와, 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호의 주파수를 서로 비교하고, 복수의 동기 신호가 동일한 주파수를 가지도록 복수의 유닛 제어부에 복수의 제어 신호를 각각 공급하는 주파수 비교 회로를 포함한다.
주파수 비교 회로는, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호를 샘플링하는 샘플링 회로와, 샘플링 회로에 접속되고, 샘플링 회로에 의해 샘플링된 샘플링 신호에 따라 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호 각각의 주파수를 산출하고, 복수의 동기 신호 중 하나의 동기 신호의 산출된 주파수를 기준으로 사용하여, 하나의 동기 신호의 주파수와 일치하는 주파수를 가지는 다른 나머지의 동기 신호가 생성되도록 제어 신호를 다른 나머지의 동기 신호에 대응하는 유닛 제어부에 공급하는 제어 회로를 포함해도 된다.
도 1은 제1 실시예의 급전 장치에 기기가 탑재된 상태를 나타낸 전체 사시도이다.
도 2는 1차 코일의 배열 상태를 나타낸 설명도이다.
도 3은 급전 장치와 기기의 전기 블록 회로도이다.
도 4는 기기에 설치된 수전 회로의 전기 블록 회로도이다.
도 5는 급전 장치의 일부 전기적 구성을 설명하는 전기 회로도이다.
도 6의 (a)는 한쪽의 동기 신호의 파형도, (b)는 다른 쪽의 동기 신호의 파형도, (c)는 클록 신호의 파형도이다.
도 7은 제2 실시예의 급전 장치의 전기적 구성을 설명하는 전기 회로도이다.
도 8은 제3 실시예의 급전 장치의 전기적 구성을 설명하는 전기 회로도이다.
도 9는 주파수 비교 회로의 전기 블록 회로도이다.
도 10의 (a)(b)(c)는 제1 세트의 클록 신호, 한쪽의 동기 신호, 다른 쪽의 동기 신호의 파형도, (d)(e)(f)는 제2 세트의 클록 신호, 한쪽의 동기 신호, 다른 쪽의 동기 신호의 파형도, (g)(h)(i)는 제3 세트의 클록 신호, 한쪽의 동기 신호, 다른 쪽의 동기 신호의 파형도, (j)(k)(l)는 제4 세트의 클록 신호, 한쪽의 동기 신호, 다른 쪽의 동기 신호의 파형도이다.
(제1 실시예 )
이하, 본 발명의 비접촉 급전 장치에 구체화한 제1 실시예를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 비접촉 급전 장치(이하, 단지 급전 장치라고 함)(1)와, 그 급전 장치(1)로부터 비접촉 급전되는 전기 기기(이하, 단지 기기라고 함)(E)의 전체 사시도를 나타낸다.
급전 장치(1)의 하우징(2)은 사각 형상의 바닥판(3)을 가지고, 이 바닥판(3)의 사방에서 측판(4)이 위쪽으로 연장 형성되고, 이 각 측판(4)에 의해 위쪽으로 개구된 개구부를 강화 유리로 이루어지는 천정판(5)이 닫아서 막음으로써 형성되어 있다. 그리고, 천정판(5)의 상면이 기기(E)를 탑재하는 탑재면(6)이 된다.
천정판(5)의 이면(裏面)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 1차 코일(L1)이 배치되어 있다. 각 1차 코일(L1)은, 본 실시예에서는 16개이며, 천정판(5)의 탑재면(6)과 평행하게 X 방향으로 4개, Y 방향으로 4개 정렬되도록 배치되어 있다.
또, 바닥판(3), 각 측판(4), 천정판(5)으로 형성되는 공간(하우징(2) 내)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 1차 코일(L1)과 각각 접속되는 급전 유닛 회로(M)(일부만 기재)가 내장되어 있다. 각 급전 유닛 회로(M)는 대응하는 1차 코일(L1)과 각각 전기적으로 접속되고, 대응하는 1차 코일(L1)을 여자 구동한다. 그리고, 각 1차 코일(L1)은 단독으로 또는 다른 1차 코일(L1)과 협동하여 여자 구동하고, 탑재면(6)에 탑재된 기기(E)에 대하여 비접촉 급전을 하도록 되어 있다.
또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 1차 코일(L1)의 내측에는, 신호 수신 안테나(7)가 각각 배치 고정되어 있다. 그리고, 탑재면(6)에 탑재된 기기(E)와 신호 수신 안테나(7)를 통하여 대응하는 급전 유닛 회로(M) 사이에, 무선 통신에 의해 데이터·정보의 송수신을 각각 행하도록 되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 설명의 편의상, 천정판(5)의 이면에 배치한 16개의 1차 코일(L1)에 대해, X 방향으로 2분할하는 동시에, Y 방향으로 2분할하여, 4개의 1차 코일(L1)을 한 세트로 그룹화하고 있다. 그리고, 제1∼4 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1)을 구별하기 위해 "L1" 부호 뒤에 "a", "b", "c", "d"를 붙여 설명한다. 따라서, 도 2에서, 오른쪽 위의 제1 세트(G1)의 4개의 1차 코일(L1)은 1차 코일(L1a)로 표기하고, 왼쪽 위의 제2 세트(G2)의 4개의 1차 코일(L1)은 1차 코일(L1b)로 표기한다. 또, 오른쪽 아래의 제3 세트(G3)의 4개의 1차 코일(L1)은 1차 코일(L1c)로 표기하고, 왼쪽 아래의 제4 세트(G4)의 4개의 1차 코일(L1)은 1차 코일(L1d)로 표기하여 설명한다.
급전 장치(1)의 탑재면(6)에 탑재되는 기기(E)는, 2차 코일(L2)의 외측에 이 2차 코일(L2)을 둘러싸도록 신호 송신 안테나(9)가 권취되어 있다. 그리고, 기기(E)는, 급전 장치(1)의 탑재면(6)에 탑재했을 때, 그 바로 아래에 위치하는 1차 코일(L1a∼L1d)를 둘러싸는 신호 수신 안테나(7)와 기기(E)의 신호 송신 안테나(9) 사이에서, 무선 통신에 의해 데이터·정보의 송수신을 행하도록 되어 있다.
다음에, 급전 장치(1)와 기기(E)의 전기적 구성을 도 3에 따라 설명한다.
기기(E)
먼저, 기기(E)에 대하여 설명한다. 도 3에서, 기기(E)는 급전 장치(1)로부터 2차 전력을 수전하는 수전 장치로서의 수전 회로(20)를 가진다. 수전 회로(20)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 정류 평활 회로부(21), DC/DC 변환기 회로(22), 데이터 생성 회로부(23), 및 송신 회로부(24)를 가진다.
정류 평활 회로부(21)은 2차 코일(L2)과 접속되어 있다. 정류 평활 회로부(21)는 급전 장치(1)의 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자에 의한 전자 유도에 의해 2차 코일(L2)에 여자 급전된 2차 전력을 리플이 없는 직류 전압으로 변환한다. DC/DC 변환기 회로(22)는 정류 평활 회로부(21)에 의해 생성된 직류 전압을 원하는 전압으로 DC/DC 변환하고, 그 DC/DC 변환한 직류 전압을 기기(E)의 부하(Z)에 공급한다.
여기서, 부하(Z)는 2차 코일(L2)에 의해 발생하는 2차 전력으로 구동하는 기기이면 된다. 예를 들면, DC/DC 변환한 직류 전원을 사용하여 상기 부하(Z)를 탑재면(6) 상에서 구동하는 기기이거나, 2차 전력을 그대로 교류 전원으로서 사용하여 상기 부하(Z)를 탑재면(6) 상에서 구동하는 기기이어도 된다. 또, DC/DC 변환한 직류 전원을 사용하여 내장하는 충전지(2차 전지)를 충전하는 기기이어도 된다.
또, DC/DC 변환한 직류 전압은 정류한 직류 전원을 데이터 생성 회로부(23) 및 송신 회로부(24)의 구동원으로서도 이용되고 있다.
데이터 생성 회로부(23)는 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 생성하고 송신 회로부(24)에 출력하는 회로이다. 기기 인증 신호(ID)는 급전 장치(1)에 대하여 해당 급전 장치(1)에 의해 급전을 받게 되는 기기(E)라는 취지의 인증 신호이다. 여자 요구 신호(RQ)는 급전 장치(1)에 대하여 급전을 요구하는 요구 신호이다.
데이터 생성 회로부(23)는, 예를 들면, 정류 평활 회로부(21)가 직류 전원을 출력하고 있을 때나, 기기(E)에 내장된 2차 전지 등으로 구동 가능한 상태일 때, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 생성하고 송신 회로부(24)에 출력하도록 되어 있다. 또, 데이터 생성 회로부(23)는, 기기(E)에 설치된 예를 들면, 부하(Z)를 구동시키기 위한 전원 스위치가 오프일 때는, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 생성하지 않는다.
또한, 데이터 생성 회로부(23)는, 기기(E)에 마이크로컴퓨터가 설치되어 있는 경우, 마이크로컴퓨터의 판단으로 급전을 휴지하고 싶다고 판단했을 때는, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 생성하지 않도록 되어 있다.
송신 회로부(24)는 신호 송신 안테나(9)와 접속되어 있다. 송신 회로부(24)는, 데이터 생성 회로부(23)로부터의 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 입력하고, 신호 송신 안테나(9)를 통하여 급전 장치(1)에 송신하도록 되어 있다.
급전 장치(1)
도 3에서, 급전 장치(1)는, 각 세트(G1∼G4)의 각 1차 코일(L1a∼L1d)에 대한 급전 유닛 회로(M), 각 세트마다의 유닛 제어부(8a∼8d), 및 클록 신호 생성 회로(28)를 가진다.
그리고, 급전 장치(1)에서, 각 세트(G1∼G4)의 각 1차 코일(L1a∼L1d)에 대한 급전 유닛 회로(M) 및 각 세트마다의 유닛 제어부(8a∼8d)는, 각각 동일한 회로 구성이다. 따라서, 여기서는, 설명의 편의상, 제1 세트(G1)의 하나의 1차 코일(L1a)에 대한 급전 유닛 회로(M) 및 제1 세트(G1)의 급전 유닛 회로(M)를 통괄 제어하는 유닛 제어부(8a)에 대하여 설명한다.
급전 유닛 회로(M)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 수신 회로부(31), 신호 추출 회로부(32) 및 여자 구동 회로부(33)를 가진다.
수신 회로부(31)는 신호 수신 안테나(7)와 접속되어 있다. 수신 회로부(31)는, 탑재면(6)에 탑재된 기기(E)의 신호 송신 안테나(9)로부터 송신된 송신 신호가 신호 수신 안테나(7)를 통하여 수신된다. 수신 회로부(31)는 수신한 송신 신호를 신호 추출 회로부(32)에 출력한다.
신호 추출 회로부(32)는 송신 신호로부터 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 추출한다. 신호 추출 회로부(32)는, 송신 신호로부터 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ) 둘 다를 추출했을 때, 유닛 제어부(8a)에 허가 신호(EN)를 출력한다. 이때, 신호 추출 회로부(32)는 허가 신호(EN)와 함께 자체의 급전 유닛 회로(M)를 식별하는 유닛 식별 신호를 부가하여, 유닛 제어부(8a)에 출력한다.
또한, 신호 추출 회로부(32)는, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ) 중 어느 하나밖에 추출하지 못한 때, 또는 두 신호 모두를 추출하지 못한 때에는, 유닛 제어부(8a)에 허가 신호(EN)를 출력하지 않는다.
여자 구동 회로부(33)는 1차 코일(L1a)과 접속되고, 본 실시예에서는 그 1차 코일(L1)로 하프 브리지 회로를 구성한다. 따라서, 여자 구동 회로부(33)는, 2개의 MOS 트랜지스터 등의 스위칭 트랜지스터를 가진다.
이 2개의 트랜지스터의 게이트 단자에는, 온·오프시키기 위한 펄스 신호로 이루어지는 도 6의 (a)(b)에 나타낸 동기 신호(PS1, PS2)가 각각 유닛 제어부(8a)로부터 입력되도록 되어 있다. 각 트랜지스터의 게이트 단자에 각각 입력되는 동기 신호(PS1, PS2)는 상보 신호이며, 한쪽의 트랜지스터가 온일 때, 다른 쪽의 트랜지스터가 오프된다.
상세하게 설명하면, 탑재면(6)에 기기(E)가 탑재되고, 신호 추출 회로부(32)가 유닛 제어부(8a)에 허가 신호(EN)를 계속 출력하는 동안, 유닛 제어부(8a)는 동기 신호(PS1, PS2)를 계속 출력한다. 따라서, 이 경우, 여자 구동 회로부(33)는 1차 코일(L1a)을 연속 여자 구동한다.
또, 탑재면(6)에 기기(E)가 탑재되어 있지 않을 때, 유닛 제어부(8a)는 동기 신호(PS1, PS2)를 소정 기간만 간헐적으로 출력한다. 따라서, 이 경우, 여자 구동 회로부(33)는 일정한 기간마다 1차 코일(L1a)을 간헐 여자 구동한다.
이 1차 코일(L1a)의 간헐 여자 구동은, 탑재면(6)에 기기(E)가 탑재된 때에 이 기기(E)의 부하(Z)를 즉시 구동할 수 있는 2차 전력이 아니라, 부하(Z)의 충전기를 충전할 수 있는 정도의 2차 전력이 공급되도록 한 것이다. 그리고, 그 충전 전압에 따라, 급전 장치(1)와의 사이에서 무선 통신을 행하기 위한 기기(E)의 데이터 생성 회로부(23) 및 송신 회로부(24)는 구동된다.
또, 여자 구동 회로부(33)는, 신호 추출 회로부(32)가 허가 신호(EN)를 출력하지 않을 때, 탑재면(6)에 기기(E)가 탑재되어 있지 않을 때와 마찬가지로, 1차 코일(L1a)은 간헐 여자 구동한다.
유닛 제어부(8a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전원 회로부(35)와 제1 세트의 각 급전 유닛 회로(M)를 통괄 제어하는 제어 회로부(36)를 가진다.
전원 회로부(35)는, 정류 회로 및 DC/DC 변환기 회로를 가지고, 외부 전원(38)(도 3 참조)으로부터 전원 전압(VE)을 입력하여 정류 회로에 의해 정류한다. 전원 회로부(35)는, 정류한 직류 전압을 DC/DC 변환기 회로에 의해 원하는 전압으로 변환한 후, 그 직류 전압을 구동 전원으로서 제어 회로부(36)에 출력한다.
제어 회로부(36)는 클록 신호 생성 회로(28)로부터의 도 6의 (c)에 나타내는 클록 신호(CLK)에 따라, 급전 유닛 회로(M)의 여자 구동 회로부(33)에 출력하는 도 6의 (a)(b)에 나타낸 동기 신호(PS1, PS2)를 생성한다. 제어 회로부(36)는, 플립플롭 회로를 가지고, 클록 신호 생성 회로(28)로부터의 클록 신호(CLK)에 동기한 한쪽의 동기 신호(PS1)를 생성한다.
제어 회로부(36)는, 생성한 한쪽의 동기 신호(PS1)에 대하여 인버터 회로를 통하여 반전시켜 다른 쪽의 동기 신호(PS2)를 맞추어 생성한다.
그리고, 본 실시예에서는, 제어 회로부(36)는 동기 신호(PS1, PS2)를 생성하였지만, 한쪽의 동기 신호(PS1)만 생성하여, 각 급전 유닛 회로(M)의 여자 구동 회로부(33)에 출력해도 된다. 그리고, 각 급전 유닛 회로(M)의 여자 구동 회로부(33)의 내부에서, 한쪽의 동기 신호(PS1)로부터 다른 쪽의 동기 신호(PS2)를 생성하여 실시해도 된다.
제어 회로부(36)는 신호 추출 회로부(32)로부터 허가 신호(EN)를 입력한다. 제어 회로부(36)는 허가 신호(EN)에 부가된 유닛 식별 신호에 따라 어느 급전 유닛 회로(M)로부터 허가 신호(EN)가 출력되었는지를 판단한다. 그리고, 제어 회로부(36)는 식별한 급전 유닛 회로(M)에 대하여 동기 신호(PS1, PS2)를 계속 출력하여, 여자 구동 회로부(33)를 통하여 1차 코일(L1a)을 연속 여자 구동시킨다.
그리고, 급전 가능하고 급전을 요구하는 기기(E)가, 그 사이즈가 커서, 급전 장치(1)의 탑재면(6)에 탑재될 때, 2개 이상의 1차 코일(L1a)이 그 바로 아래에 위치하는 경우가 있다.
이 경우, 기기(E)의 바로 아래에 위치하는 각 1차 코일(L1a)에 대응하는 각 급전 유닛 회로(M)는, 각각 별개로 해당 기기(E)의 여자 요구 신호(RQ) 및 기기 인증 신호(ID)를 수신하고, 제어 회로부(36)에 허가 신호(EN)를 각각 출력한다.
제어 회로부(36)는, 각 급전 유닛 회로(M)로부터의 모듈 식별 신호가 부가 된 허가 신호(EN)에 따라, 각 급전 유닛 회로(M)의 1차 코일(L1a)의 바로 위에 탑재된 기기(E)가 동일한 기기인지 여부를 판정한다.
이때, 사이즈가 큰 경우, 각 급전 유닛 회로(M)의 허가 신호(EN)에 의해, 각 급전 유닛 회로(M)의 1차 코일(L1a)이 서로 떨어져 있지 않고 인접하는 1차 코일(L1a)의 집합체인 것으로 판별할 수 있다.
그리고, 제어 회로부(36)는, 탑재된 기기(E)의 바로 아래에 위치하고 여자 요구 신호(RQ) 및 기기 인증 신호(ID)를 출력한 각 급전 유닛 회로(M)에 대하여, 동기 신호(PS1, PS2)를 동시에 출력한다.
따라서, 복수의 급전 유닛 회로(M)가 협동하여 복수의 1차 코일(L1)을 여자하여, 사이즈가 큰 하나의 기기(E)에 대하여 급전을 행하게 된다.
또, 2개 이상의 급전을 요구하는 기기(E)가 급전 장치(1)의 탑재면(6)에 탑재되는 경우가 있다.
이 경우, 각 기기(E)의 바로 아래에 위치하는 1차 코일(L1)에 대응하는 급전 유닛 회로(M)는, 각각 대응하는 기기에 대한 여자 요구 신호(RQ) 및 기기 인증 신호(ID)를 수신하고, 제어 회로부(36)에 허가 신호(EN)를 출력한다.
제어 회로부(36)는, 각 급전 유닛 회로(M)로부터의 모듈 식별 신호가 부가 된 허가 신호(EN)에 따라, 각 급전 유닛 회로(M)의 바로 위에 탑재된 기기(E)가 1개가 아니라 2개 이상 탑재되어 있는지 여부를 판정한다.
이때, 2개 이상인 경우, 각 급전 유닛 회로(M)의 허가 신호(EN)에 의해, 각 급전 유닛 회로(M)는 서로 떨어진 위치에 있는 것으로 판별할 수 있다.
그리고, 제어 회로부(36)는, 탑재된 2개 이상의 기기(E)의 바로 아래에 위치하고 허가 신호(EN)를 출력한 각 급전 유닛 회로(M)에 대하여, 별개로 동기 신호(PS1, PS2)를 출력한다. 따라서, 각 기기(E)에 대응한 급전 유닛 회로(M)가 각각의 1차 코일(L1)을 여자하여, 각 기기(E)에 대하여 별개로 급전을 행하게 된다.
또, 제어 회로부(36)는 여자 구동 회로부(33)에 출력하는 동기 신호(PS1, PS2)를 클록 신호 생성 회로(28)로부터의 클록 신호(CLK)(도 6의 (c)참조)에 따라 생성한다. 즉, 제어 회로부(36)는 클록 신호(CLK)에 동기한 동기 신호(PS1, PS2)를 생성하여 여자 구동 회로부(33)에 출력한다. 따라서, 제1 세트의 4개의 1차 코일(L1a)의 급전 유닛 회로(M)에 설치한 각 여자 구동 회로부(33)에는, 동일 주기의 동기 신호(PS1, PS2)가 출력된다. 그 결과, 제1 세트의 각 1차 코일(L1a)의 여자 주파수는 동일하게 된다.
클록 신호 생성 회로(28)는, 발진 회로를 가지고, 외부 전원(38)으로부터 전원 전압(VE)을 입력하여 그 발진 회로가 발진하며, 그 발진 신호에 따라 도 6의 (c)에 나타낸 클록 신호(CLK)를 생성한다. 클록 신호 생성 회로(28)가 생성한 클록 신호(CLK)는, 각 세트(G1∼G4)의 유닛 제어부(8a∼8d)에 설치한 제어 회로부(36)에 출력된다.
따라서, 각 세트의 각 급전 유닛 회로(M)에 설치한 여자 구동 회로부(33)에는, 유닛 제어부(8a∼8d)로부터 동일 주기의 동기 신호(PS1, PS2)가 출력된다. 그 결과, 각 세트(G1∼G4)의 각 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자 주파수는 동일하게 된다.
다음에, 상기와 같이 구성한 급전 장치(1)의 작용에 대하여 설명한다.
지금, 도시하지 않은 전원 스위치가 온되어, 급전 장치(1)에 전원이 공급되면, 외부 전원(38)으로부터 급전 장치(1)의 클록 신호 생성 회로(28) 및 각 세트(G1∼G4)의 유닛 제어부(8a∼8d)에 전원 전압(VE)이 공급된다.
클록 신호 생성 회로(28)는, 외부 전원(38)으로부터의 전원 전압(VE)에 따라 클록 신호(CLK)를 생성하여, 각 세트(G1∼G4)의 유닛 제어부(8a∼8d)에 출력한다.
한편, 유닛 제어부(8a∼8d)는, 유닛 제어부(8a∼8d)의 전원 회로부(35)가 외부 전원(38)으로부터의 전원 전압(VE)을 각각 입력한다. 그리고, 유닛 제어부(8a∼8d)의 각 전원 회로부(35)는, 원하는 직류 전압으로 변환한 후, 구동 전원으로서 해당 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)에 출력하는 동시에, 해당 유닛 제어부(8a∼8d)가 제어하는 각 급전 유닛 회로(M)에 출력한다.
각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 전원 회로부(35)로부터 외부 전원(38)이 입력되고 클록 신호 생성 회로(28)로부터 클록 신호(CLK)를 입력하면, 동기 신호(PS1, PS2)를 생성한다. 이때, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는 공통의 클록 신호(CLK)에 동기하여 동기 신호(PS1, PS2)가 생성되므로, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)가 생성하는 동기 신호(PS1, PS2)의 주기는 동일하게 된다. 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는 생성한 동기 신호(PS1, PS2)를 해당 유닛 제어부(8a∼8d)가 제어하는 각 급전 유닛 회로(M)에 출력한다.
유닛 제어부(8a∼8d)에 각각 제어되는 각 급전 유닛 회로(M)는 동기 신호(PS1, PS2)에 따라 1차 코일(L1)을 간헐적으로 여자 구동시킨다. 즉, 급전 장치(1)의 모든 1차 코일(L1)(L1a∼L1d)이 간헐적으로 여자하여, 기기(E)로부터의 여자 요구 신호(RQ) 및 기기 인증 신호(ID)를 기다리는 대기 상태가 된다.
이윽고, 기기(E)가 탑재되면, 기기(E)는, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 생성하고, 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 신호 송신 안테나(9)를 통하여 기기(E)의 바로 아래에 위치하는 급전 유닛 회로(M)의 신호 수신 안테나(7)를 향해 송신한다.
그리고, 신호 수신 안테나(7)가 기기(E)로부터 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 수신하고, 신호 추출 회로부(32)에서 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)가 추출된다. 신호 추출 회로부(32)는 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)에 허가 신호(EN)를 출력한다.
유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 급전 유닛 회로(M)로부터의 허가 신호(EN)에 따라 상기 급전 유닛 회로(M)의 1차 코일(L1)의 바로 위에 급전 가능하고 급전을 요구하는 기기(E)가 탑재되었다고 인식한다. 그리고, 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는 상기 급전 유닛 회로(M)의 여자 구동 회로부(33)에 동기 신호(PS1, PS2)를 계속 출력한다. 이로써, 기기(E)가 탑재된 위치에 있는 1차 코일(L1)은 연속 여자를 개시한다.
여기서, 기기(E)가, 그 사이즈가 커서, 각 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1a∼L1d)이 그 바로 아래에 위치하는 경우가 있다. 이 경우, 기기(E)의 바로 아래에 위치하는 각 1차 코일(L1a∼L1d)에 대응하는 각 급전 유닛 회로(M)는, 대응하는 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)에 허가 신호(EN)를 각각 출력한다.
그리고, 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 탑재된 기기(E)의 바로 아래에 위치하는 각 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1a∼L1d)의 각 급전 유닛 회로(M)에 대하여, 동기 신호(PS1, PS2)를 동시에 출력한다.
따라서, 각 세트(G1∼G4)의 복수의 급전 유닛 회로(M)가 협동하여 복수의 1차 코일(L1a∼L1d)를 여자하여, 사이즈가 큰 하나의 기기(E)에 대하여 급전을 행한다.
이때, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 공통의 클록 신호(CLK)에 동기하여 동기 신호(PS1, PS2)를 생성하므로, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)가 생성하는 동기 신호(PS1, PS2)의 주기는 동일하게 된다.
그러므로, 각 세트(G1∼G4)의 급전 유닛 회로(M)의 여자 구동 회로부(33)에 의해 여자 구동되는 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자 주파수는, 동일한 여자 주파수가 된다.
그리고, 동일한 여자 주파수로 각 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1a∼L1d)이 연속 여자되면, 기기(E)는 급전 장치(1)로부터 비접촉 급전을 받아 그 2차 전력에 의해 부하(Z)를 구동시킨다.
여기서, 기기(E)가 탑재면(6)에서 분리되었을 때 또는 여자 요구 신호(RQ)가 소실되어 허가 신호(EN)가 출력되지 않게 되었을 때, 유닛 제어부(8a∼8d)는 상기 급전 유닛 회로(M)로부터의 새로운 허가 신호(EN)를 기다린다. 그리고, 유닛 제어부(8a∼8d)는 동기 신호(PS1, PS2)를 상기 급전 유닛 회로(M)에 간헐적으로 출력한다. 이로써, 1차 코일(L1)은 간헐 여자 구동한다. 즉, 기기(E)로부터의 여자 요구 신호(RQ) 및 기기 인증 신호(ID)를 기다리는 대기 상태가 된다.
다음에, 상기와 같이 구성한 제1 실시예의 효과를 이하에 기재한다.
(1) 본 실시예에서는, 급전 장치(1)에 복수의 1차 코일(L1)을 배치한 급전 장치(1)에서, 그 복수의 1차 코일을 제1∼제4 세트(G1∼G4)로 그룹화하였다. 그리고, 각 세트(G1∼G4)마다, 그 세트에 속하는 1차 코일(L1a∼L1d)에 대응하여 설치된 급전 유닛 회로(M)를 통괄 제어하는 유닛 제어부(8a∼8d)를 하나씩 설치하였다.
그리고, 그 각 세트(G1∼G4)마다 설치한 유닛 제어부(8a∼8d)에 대하여 클록 신호 생성 회로(28)로부터 공통의 클록 신호(CLK)를 출력하였다. 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 그 공통의 클록 신호(CLK)에 따라 각각의 1차 코일(L1a∼L1d)을 여자시키기 위한 동기 신호(PS1, PS2)를 생성한다. 그리고, 각 세트(G1∼G4)의 급전 유닛 회로(M)에 출력된다. 동기 신호(PS1, PS2)는 동일한 주기의 구형파 펄스 신호가 되므로, 각 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자 주파수는 동일한 여자 주파수가 된다.
따라서, 기기(E)는, 1차 코일(L1a∼L1d)이 동일한 여자 주파수로 여자 구동된 상태에서, 급전 장치(1)로부터 비접촉 급전을 받는다.
그 결과, 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자 주파수의 불균일에 기인하는 2차 코일(L2)에 급전되는 2차 전력의 불균일이 감소되어 안정된 2차 전력의 공급을 실현할 수 있다.
(2) 본 실시예에서는, 급전 장치(1) 측에서 각 세트(G1∼G4)의 1차 코일(L1a∼L1d)의 여자 주파수를 동일하게 하였다. 따라서, 2차 전력을 안정화하기 위하여, 기기(E) 측에 용량이 큰 고가이면서 사이즈가 큰 평활 커패시터를 설치하거나, 정류 시의 전력 손실이 큰 3단자 레귤레이터와 같은 정전압 전원 회로를 사용하거나 할 일도 없다.
(3) 본 실시예에서는, 각 세트(G1∼G4)의 유닛 제어부(8a∼8d)에 전원 회로부(35)를 설치하였다. 따라서, 각 세트의 전원 회로부(35)는, 그 세트에 속하는 급전 유닛 회로(M)에만 구동 전원을 공급하는 것만으로 충분하여 부하가 경감되어, 회로 규모를 줄일 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 급전 장치(1)에 16개의 1차 코일(L1)을 배치하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 20개, 40개, 48개, 50개 등의 다수의 1차 코일(L1)을 배치한 급전 장치(1)에 응용해도 된다.
또, 본 실시예에서는, 4개의 세트(G1∼G4)로 그룹화하였지만, 4개 이외의 복수의 세트로 나누어 실시해도 된다. 이 경우, 세트 수가 많을수록 효과가 크다.
또한, 본 실시예에서는, 4개의 1차 코일(L1)을 하나의 세트로 하였으나, 4개로 한정되는 것은 아니고, 4개 이외의 개수를 하나의 세트로 하여 실시해도 된다. 이 경우, 하나의 세트에 대하여 1차 코일(L1)의 수가 많을수록 효과가 크다. 이때, 세트 수도 많을수록 더욱 효과가 크다.
또한, 본 실시예는, 급전 장치(1)의 각 1차 코일(L1)을 하나의 하우징(2)의 천정판(5)에 배치하고, 그 하나의 하우징(2)(천정판(5))에 배치한 각 1차 코일(L1)을 각 세트(G1∼G4)로 그룹화하였다. 이것을, 각 세트를 각각 서로 분리 가능한 단일체(single unit)로 구성하고, 이들 단일체의 각 세트를 연결하여 하나로 한 급전 장치(1)에 응용해도 된다.
이 경우, 각 유닛 중 어느 하나에 클록 신호 생성 회로(28)를 설치하고, 그 클록 신호 생성 회로(28)가 생성한 클록 신호(CLK)를 각 단일체의 유닛 제어부(8a∼8d)에 출력할 필요가 있다.
이와 같이 구성하면, 바닥이나 벽 등에 광범위하게 급전 장치(1)를 설치하는 경우, 크기에 맞추어 이들 단일체를 연결하여 맞추는 것만으로, 각 1차 코일(L1)의 여자 주파수가 동일하게 되는 하나의 급전 장치(1)를 염가로 실현할 수 있다.
물론, 각 단일체 전부에 클록 신호 생성 회로(28)를 사전에 설치하여 둔다. 그리고, 이들 단일체의 각 세트를 연결하여 하나의 급전 장치(1)로서 실시할 때, 그 중의 하나의 클록 신호 생성 회로(28)를 선택하고, 선택한 클록 신호 생성 회로(28)의 클록 신호(CLK)를 각 단일체의 유닛 제어부(8a∼8d)에 출력하도록 해도 된다.
(제2 실시예 )
다음에, 제2 실시예에 대하여 도 7에 따라 설명한다.
제1 실시예는 각 세트의 유닛 제어부(8a∼8d)에 클록 신호(CLK)를 출력하는 클록 신호 생성 회로(28)를 구비하였다. 이에 대하여, 본 실시예는 이 클록 신호 생성 회로(28)를 생략하였다. 그리고, 본 실시예에서는, 하나의 세트, 예를 들면, 제1 세트(G1)의 유닛 제어부(8a)에 구비된 제어 회로부(36)에 클록 신호(CLK)를 생성시키도록 한 점에 특징이 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 제1 실시예와 동일한 구성 부분은 설명의 편의상 생략하고, 특징 부분만을 상세하게 설명한다.
도 7에서, 제1 세트(G1)의 유닛 제어부(8a)의 제어 회로부(36)는, 제1 실시예의 클록 신호 생성 회로(28)에 구비된 발진 회로와 마찬가지의 발진 회로를 가진다. 이 발진 회로는, 외부 전원(38)으로부터 전원 전압(VE)을 입력하여 그 발진 회로가 발진하고, 그 발진 신호에 따라 클록 신호(CLK)를 생성한다. 그리고, 생성한 클록 신호(CLK)에 따라 자체의 유닛 제어부(8a)에서의 동기 신호(PS1, PS2)를 생성한다.
또, 유닛 제어부(8a)의 제어 회로부(36)는, 생성한 클록 신호(CLK)를 다른 세트(G2∼G4)의 유닛 제어부(8b∼8d)에 설치된 제어 회로부(36)에 출력한다. 각 유닛 제어부(8b)∼8d)에 설치한 제어 회로부(36)는, 제1 실시예와 같은 회로이며, 입력한 클록 신호(CLK)에 따라 동기 신호(PS1, PS2)를 생성한다.
이로써, 제1∼제4 세트(G1∼G4) 각각의 급전 유닛 회로(M)에 설치한 여자 구동 회로부(33)에는, 유닛 제어부(8a∼8d)로부터 동일한 주기의 동기 신호(PS1, PS2)가 출력된다. 그 결과, 급전 장치(1) 상의 모든 1차 코일(L1)(L1a∼L1d)의 여자 주파수는 동일하게 된다.
본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 클록 신호(CLK)를 제1 세트(G1)의 유닛 제어부(8a)에 의해 생성하였지만, 이에 한정되지 않으며, 다른 유닛 제어부(8b∼8d)의 제어 회로부(36) 중 어느 하나가 클록 신호를 생성하도록 해도 된다.
또, 본 실시예는, 제1 실시예와 마찬가지로, 급전 장치(1)의 각 1차 코일(L1)은, 하나의 하우징(2)의 천정판(5)에 배치하고, 그 하나의 하우징(2)(천정판(5)에 배치한 각 1차 코일(L1)을 각 세트(G1∼G4)로 그룹화하였다. 이것을, 각 세트를 각각 서로 분리 가능한 단일체로 구성하고, 이들 유닛의 각 세트를 연결하여 하나로 한 급전 장치(1)에 응용해도 된다.
이와 같이 구성하면, 바닥이나 벽 등에 광범위하게 급전 장치(1)를 설치하는 경우, 크기에 맞추어 이들 단일체를 연결하는 것만으로, 각 1차 코일(L1)의 여자 주파수가 동일하게 되는 하나의 급전 장치(1)를 염가로 실현할 수 있다.
또, 본 실시예는, 제1 실시예와 마찬가지로, 1차 코일(L1)의 수, 세트의 수, 각 세트의 1차 코일(L1)의 수를 적당히 변경하여 실시해도 되는 것은 물론이다.
(제3 실시예 )
다음에, 제3 실시예에 대하여 도 8에 따라 설명한다.
제2 실시예에서는 한 세트의 제어 회로부(36)에 의해 클록 신호(CLK)를 생성시키도록 하였다. 본 실시예에서는, 모든 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)에서 동기 신호(PS1, PS2)를 생성하기 위한 클록 신호(CLK)를 생성하도록 한 점에 특징이 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 제2 실시예와 동일한 구성 부분은 설명의 편의상 생략하고, 특징 부분만을 상세하게 설명한다.
도 8에서, 각 세트(G1∼G4)의 유닛 제어부(8a∼8d)에 설치된 제어 회로부(36)는, 제2 실시예의 유닛 제어부(8a)의 제어 회로부(36)와 마찬가지로, 외부 전원(38)으로부터 전원 전압(VE)을 입력한다. 그리고, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 각각 도 10의 (a)(d)(g)(j)에 나타낸 바와 같은, 클록 신호(CLKa∼CLKd)를 생성한다. 그리고, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 각각의 클록 신호(CLKa∼CLKd)에 따라 도 10의 (b)(e)(h)(k)에 나타낸 바와 같은, 한쪽의 동기 신호(PS1a∼PS1d)를 각각 생성한다. 또, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 상기 실시예와 마찬가지로, 각각 한쪽의 동기 신호(PS1a∼PS1d)에 따라 도 10의 (c)(f)(i)(l)에 나타낸 바와 같은, 다른 쪽의 동기 신호(PS2a∼PS2d)를 생성한다.
또, 각 유닛 제어부(8a∼8d)의 제어 회로부(36)는, 각각이 생성한 한쪽의 동기 신호(PS1a∼PS1d)를 급전 장치(1)에 설치된 주파수 비교 회로(40)에 출력하도록 되어 있다.
여기서, 설명의 편의상, 주파수 비교 회로(40)에 출력되는 유닛 제어부(8a)가 생성한 한쪽의 동기 신호(PS1a)를 "기준 클록 신호(PS1a)"라고 한다. 또, 주파수 비교 회로(40)에 출력되는 다른 유닛 제어부(8b∼8d)가 각각 생성한 한쪽의 동기 신호(PS1b∼PS1d)를, "제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)"라고 한다.
기준 클록 신호(PS1a)는 다른 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)에 대하여 주파수가 기준이 되는 클록 신호이고, 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)는 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수에 조정되는 클록 신호를 말한다.
급전 장치(1)에 설치된 주파수 비교 회로(40)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 선택기 회로(41, 42), AD 변환기 회로(43), 메모리 회로(44), 이들 회로(41∼44)를 통괄 제어하는 마이크로컴퓨터로 이루어지는 제어 회로(45)를 가진다.
제1 선택기 회로(41)는 기준 클록 신호(PS1a) 및 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)를 입력한다. 제1 선택기 회로(41)는, 제어 회로(45)의 제어에 의해, 기준 클록 신호(PS1a)→제어 클록 신호(PS1b)→제어 클록 신호(PS1c)→제어 클록 신호(PS1d)의 순서로 일정기간 선택하여 입력하고, 그것을 반복하도록 되어 있다. 제1 선택기 회로(41)는, 이들 순서대로 입력한 기준 클록 신호(PS1a) 및 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)를 AD 변환기 회로(43)에 출력한다.
AD 변환기 회로(43)는, 샘플링 회로를 내장한 AD 변환기 회로로서, 순서대로 입력되어 오는 기준 클록 신호(PS1a) 및 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)를 샘플링한다.
먼저, AD 변환기 회로(43)는, 도 10에 나타낸 구형파 펄스 신호인 기준 클록 신호(PS1a)를 매우 짧은 주기의 샘플링 신호로 샘플링한다. 이때, 제어 회로(45)는, 기준 클록 신호(PS1a)(구형파 펄스 신호)의 고전위(하이 레벨)에서의 샘플링 수와 저전위(로우 레벨)에서의 샘플링 수를 구한다. 제어 회로(45)는, 구한 이들 샘플링 수에 의해, 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수를 산출한다.
제어 회로(45)는 산출한 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수를 일시적으로 재기록 가능한 EEPRPMO로 이루어지는 메모리 회로(44)에 기억시킨다. 이때, 앞의 연산 처리로 산출되어 메모리 회로(44)에 기억되어 있는 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수는, 새로운 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수로 갱신된다.
이후 마찬가지로, AD 변환기 회로(43)는 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)에 대하여 샘플링하고, 제어 회로(45)는 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 샘플링 수를 구하고, 이들 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 주파수를 차례로 산출한다.
제어 회로(45)는, 이들 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 주파수가 차례로 산출되면 이들 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 주파수와 메모리 회로(44)에 기억한 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수 사이에서 비교 처리를 차례로 행한다.
그리고, 제어 회로(45)는 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수와 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 주파수가 상위했을 때, 그 상위한 제어 클록 신호(PS1b∼PS1d)의 주파수를 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수로 하기 위한 처리를 실행한다.
상세하게 설명하면, 예를 들면, 제어 클록 신호(PS1b)의 주파수가 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수와 상위한 경우, 제어 클록 신호(PS1b)의 주파수가 기준 클록 신호(PS1a)의 주파수가 되는 제어 신호(CTb)를 생성한다.
제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b)는, 유닛 제어부(8b)에 설치된 제어 회로부(36)가 자체 생성한 클록 신호(CLKb)에 동기하여 생성된 것이다. 그러므로, 제어 신호(CTb)는 유닛 제어부(8b)의 제어 회로부(36)에 의해 생성되는 클록 신호(CLKb)의 주기를 조정하는 제어 신호이다. 이 주파수의 상위에 대한 제어 신호(CTb)의 제어값은, 미리 구해져 있으므로, 제어 회로(45) 내의 메모리에 기억되어 있다.
제어 회로(45)는, 유닛 제어부(8b)의 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b)에 대한 제어 신호(CTb)를 생성하면, 제2 선택기 회로(42)를 제어하여 제어 회로(45)와 유닛 제어부(8b)를 접속하고, 제어 신호(CTb)를 유닛 제어부(8b)에 출력한다. 그리고, 제어 신호(CTb)를 입력한 유닛 제어부(8b)는, 제어 회로부(36)에서, 그 제어 신호(CTb)의 제어값에 따라, 클록 신호(CLKb)의 주파수를 유닛 제어부(8a)의 클록 신호(CLKa)의 주파수와 같아지도록 조정한다.
따라서, 유닛 제어부(8b)는, 제어 회로부(36)에서, 동기 신호(PS1b)(동기 신호(PS2)b)의 주파수가 유닛 제어부(8a)의 동기 신호(PS1a)(동기 신호(PS2a))의 주파수)와 같아지도록 조정된다. 그 결과, 제1 세트(G1)와 제2 세트(G2)의 각 1차 코일(L1a, L1b)의 여자 주파수는 같아진다.
또, 유닛 제어부(8b)는 조정된 동기 신호(PS1b)를 새로운 제어 클록 신호(PS1b)로서 주파수 비교 회로(40)에 출력한다. 따라서, 새로운 제어 클록 신호(PS1b)를 사용하여 새로운 비교 처리가 행해진다.
마찬가지로, 다른 유닛 제어부(8c, 8d)의 제어 클록 신호(PS1c, PS1d)도 기준 클록 신호(PS1a)와의 사이에서 비교 처리가 행해진다. 그리고, 주파수가 상위한 경우에는, 제어 회로(45)는 상기와 같이 유닛 제어부(8c, 8d)에 대하여 제어 신호(CTc, CTd)를 출력하고, 동기 신호(PS1c, PS1d)의 주파수를 조정하도록 하고 있다.
따라서, 급전 장치(1) 상의 모든 1차 코일(L1)(L1a∼L1d)의 여자 주파수는 같다.
본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 제3 실시예에서는, 기준 클록 신호(동기 신호)(PS1a)의 주파수와 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b∼PS1d)의 주파수의 비교를 샘플링에 의해 각각의 주파수를 산출하고 비교를 행하였다.
이것을, 기준 클록 신호(동기 신호)(PS1a) 및 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b∼PS1d)의 상승과 하강을 구한다. 그리고, 각각의 상승과 하강 사이의 시간을 카운트하여, 주파수를 구하여 비교해도 된다.
또한, 주파수 비교 회로(40)를, 예를 들면, PLL 신디사이저 등으로 하여 각 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b∼PS1d)를 기준 클록 신호(동기 신호)(PS1a)의 주파수와 동일하게 되도록 해도 된다.
또, 본 실시예는, 제1 실시예와 마찬가지로, 급전 장치(1)의 각 1차 코일(L1)은, 하나의 하우징(2)의 천정판(5)에 배치하고, 그 하나의 하우징(2)(천정판(5))에 배치한 각 1차 코일(L1)을 각 세트(G1∼G4)로 그룹화하였다. 이것을, 각 세트를 각각 분리 가능한 단일체로 구성하고, 이들 단일체의 각 세트를 연결하여 하나로 한 급전 장치(1)에 응용해도 된다. 이 경우, 각 단일체 중 어느 하나에 주파수 비교 회로(40)를 설치하고, 그 주파수 비교 회로(40)가 각 단일체의 유닛 제어부(8a∼8d)의 기준 클록 신호(동기 신호)(PS1a) 및 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b∼PS1d)의 주파수를 비교한다. 그리고, 그 주파수 비교 회로(40)는, 그 비교 결과에 따라 제어 신호(CTb∼CTd)를 각 단일체의 유닛 제어부(8b)∼8d)에 출력할 필요가 있다.
이와 같이 구성하면, 바닥이나 벽 등에 광범위하게 급전 장치(1)를 설치하는 경우, 크기에 맞추어 이들 단일체를 연결하는 것만으로, 각 1차 코일(L1)의 여자 주파수가 동일하게 되는 하나의 급전 장치(1)를 염가로 실현할 수 있다.
물론, 각 단일체 모두에 주파수 비교 회로(40)를 사전에 설치하여 실시해도 된다. 이 경우, 이들 단일체의 각 세트를 연결하여 하나의 급전 장치(1)로서 실시할 때, 그 중의 하나의 주파수 비교 회로(40)를 선택한다. 선택한 주파수 비교 회로(40)는, 기준 클록 신호(동기 신호)(PS1a) 및 제어 클록 신호(동기 신호)(PS1b∼PS1d)의 주파수를 비교한다. 그리고, 주파수 비교 회로(40)는, 그 비교 결과에 따라 제어 신호(CTb∼CTd)를 각 단일체의 유닛 제어부(8b)∼8d)에 출력할 필요가 있다.
또, 본 실시예는, 제1 실시예와 마찬가지로, 1차 코일(L1)의 수, 세트 수, 각 세트의 1차 코일(L1)의 수를 적당히 변경하여 실시해도 되는 것은 물론이다.
그리고, 각 실시예에서는, 급전 유닛 회로(M) 중에 설치한 여자 구동 회로부(33)를 2개의 스위칭 트랜지스터로 이루어지는 하프 브리지 회로로 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 4개의 스위칭 트랜지스터로 이루어지는 풀 브리지 회로로 구성하고, 실시해도 된다.
또, 각 실시예에서는, 급전 장치(1)에, 신호 수신 안테나(7)를 1차 코일(L1)마다 설치하는 동시에 기기(E)에 신호 송신 안테나(9)를 설치하고, 신호 송신 안테나(9)와 대응하는 신호 수신 안테나(7) 사이에서 신호의 송수신을 행하였다.
이것을, 급전 장치(1)의 1차 코일(L1)마다 설치한 신호 수신 안테나(7)를 생략하고 각각 1차 코일(L1)로 신호 수신 안테나(7)를 겸용하는 동시에, 기기(E)의 신호 송신 안테나(9)도 생략하고, 2차 코일(L2)로 신호 송신 안테나(9)를 겸용하여 실시해도 된다.
이 경우, 기기(E)의 송신 회로부(24)는 2차 코일(L2)에 접속하고, 이 2차 코일(L2)을 통하여, 데이터 생성 회로부(23)가 생성한 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 급전 장치(1)의 1차 코일(L1)에 송신한다. 한편, 급전 장치(1)의 수신 회로부(31)는 1차 코일(L1)에 접속하고, 1차 코일(L1)이 수신한 기기(E)로부터의 기기 인증 신호(ID) 및 여자 요구 신호(RQ)를 입력한다.
이와 같이 구성함으로써, 신호 송신 안테나(9) 및 신호 수신 안테나(7)를 생략할 수 있는 만큼, 비용 절감을 도모할 수 있는 동시에 소형화를 도모할 수 있다.
또, 급전 장치(1)의 1차 코일(L1)마다 설치한 신호 수신 안테나(7)을 생략하고, 각각 1차 코일(L1)로 신호 수신 안테나(7)를 겸용하고, 기기(E)는 상기 실시예 그대로 실시해도 된다.
물론, 반대로, 급전 장치(1)는 상기 실시예 그대로, 기기(E)의 신호 송신 안테나(9)를 생략하고, 2차 코일(L2)로 신호 송신 안테나(9)를 겸용하도록 하여 실시해도 된다.
일 실시예에서는, 복수의 1차 코일(L1a∼L1d)과, 복수의 1차 코일을 각각 여자하는 복수의 급전 유닛 회로(M)를 구비하고, 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법으로서, 복수의 1차 코일을 복수 세트의 1차 코일로 그룹화하는 것, 복수 세트의 1차 코일에 각각 대응하는 복수 세트의 급전 유닛 회로의 각 세트의 급전 유닛 회로에 동기 신호를 공급하는 것으로서, 복수 세트의 1차 코일이 동일한 주파수로 여자 구동되도록, 복수 세트의 급전 유닛 회로에 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 공급하는 것을 포함한다.
또, 일 실시예에서는, 복수 세트의 1차 코일(L1a∼L1d)과, 복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로(M)를 구비하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치(E)에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서, 복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부(8a∼8d)로서, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성되는 동기 신호가 동일한 주파수를 가지는, 복수의 유닛 제어부를 구비한다.
비접촉 급전 장치는, 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 복수의 유닛 제어부가 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 생성하기 위해 사용되는 공통의 클록 신호를 복수의 유닛 제어부 각각에 공급하는 클록 신호 생성 회로(28)를 구비해도 된다.
또, 복수의 유닛 제어부 중 하나의 유닛 제어부가 클록 신호 생성 회로를 포함하고, 다른 유닛 제어부에 클록 신호 생성 회로에 의해 생성된 클록 신호를 공급해도 된다.
일 실시예에서는, 복수 세트의 1차 코일(L1a∼L1d)과 복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로(M)를 구비하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치(E)에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서, 복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부(8a∼8d)와; 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호의 주파수를 서로 비교하고, 복수의 동기 신호가 동일한 주파수를 가지도록 복수의 유닛 제어부에 복수의 제어 신호를 각각 공급하는 주파수 비교 회로(40)를 구비한다.
주파수 비교 회로(4)는, 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호를 샘플링하는 샘플링 회로(43)와, 샘플링 회로에 접속되고, 샘플링 회로에 의해 샘플링된 샘플링 신호에 따라 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호 각각의 주파수를 산출하고, 복수의 동기 신호 중 하나의 동기 신호의 산출된 주파수를 기준으로 하여 사용하여, 하나의 동기 신호의 주파수와 일치하는 주파수를 가지는 다른 나머지 동기 신호가 생성되도록 제어 신호를 다른 나머지 동기 신호에 대응하는 유닛 제어부에 공급하는 제어 회로(45)를 포함해도 된다.

Claims (6)

  1. 복수의 1차 코일과, 복수의 1차 코일을 각각 여자하는 복수의 급전 유닛 회로와, 복수의 유닛 제어부와, 상기 복수의 유닛 제어부에 접속된 클록 신호 생성 회로를 포함하고, 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법으로서,
    상기 복수의 1차 코일을 상기 복수의 유닛 제어부에 각각 대응하는 복수 세트의 1차 코일로 그룹화하는 것,
    상기 복수의 유닛 제어부가, 상기 복수 세트의 1차 코일에 각각 대응하는 복수 세트의 급전 유닛 회로에 동기 신호를 각각 공급하는 것으로서, 상기 복수 세트의 1차 코일이 동일한 주파수로 여자 구동되도록, 상기 복수의 유닛 제어부가 상기 복수 세트의 급전 유닛 회로에 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 각각 공급하는 것을 포함하는, 상기 동기 신호를 공급하는 것, 및
    상기 클록 신호 생성 회로에 의해, 상기 복수의 유닛 제어부가 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 생성하기 위해 사용되는 공통의 클록 신호를 상기 복수의 유닛 제어부 각각에 공급하는 것
    을 포함하는 비접촉 급전 장치에서의 1차 코일의 여자 방법.
  2. 비접촉 급전 장치로서,
    복수 세트의 1차 코일과,
    복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로를 포함하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서,
    복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부로서, 상기 복수의 유닛 제어부에 의해 생성되는 동기 신호가 동일한 주파수를 가지는, 상기 복수의 유닛 제어부; 및
    상기 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 상기 복수의 유닛 제어부가 동일한 주파수를 가지는 동기 신호를 생성하기 위해 사용되는 공통의 클록 신호를 상기 복수의 유닛 제어부 각각에 공급하는 클록 신호 생성 회로
    를 포함하는 비접촉 급전 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 유닛 제어부 중 하나의 유닛 제어부가 상기 클록 신호 생성 회로를 포함하고, 다른 유닛 제어부에 상기 클록 신호 생성 회로에 의해 생성된 클록 신호를 공급하는, 비접촉 급전 장치.
  5. 비접촉 급전 장치로서,
    복수 세트의 1차 코일과,
    복수 세트의 1차 코일을 각각 여자하는 복수 세트의 급전 유닛 회로를 포함하고, 복수 세트의 1차 코일 중 적어도 하나의 1차 코일에 대향하는 수전 장치에 전자 유도 현상을 이용하여 급전하는 비접촉 급전 장치에 있어서,
    복수 세트의 급전 유닛에 각각 동기 신호를 공급하는 복수의 유닛 제어부와,
    상기 복수의 유닛 제어부에 접속되고, 상기 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호의 주파수를 서로 비교하고, 상기 복수의 동기 신호가 동일한 주파수를 가지도록 상기 복수의 유닛 제어부에 복수의 제어 신호를 각각 공급하는 주파수 비교 회로를 포함하는 비접촉 급전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 비교 회로는,
    상기 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 상기 복수의 동기 신호를 샘플링하는 샘플링 회로와,
    상기 샘플링 회로에 접속되고, 상기 샘플링 회로에 의해 샘플링된 샘플링 신호에 따라 상기 복수의 유닛 제어부에 의해 생성된 복수의 동기 신호 각각의 주파수를 산출하고, 상기 복수의 동기 신호 중 하나의 동기 신호의 산출된 주파수를 기준으로 사용하여, 하나의 동기 신호의 주파수와 일치하는 주파수를 가지는 다른 나머지의 동기 신호가 생성되도록 제어 신호를 다른 나머지의 동기 신호에 대응하는 유닛 제어부에 공급하는 제어 회로를 포함하는, 비접촉 급전 장치.
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