KR20140002674A - 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템 - Google Patents

급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140002674A
KR20140002674A KR1020137015667A KR20137015667A KR20140002674A KR 20140002674 A KR20140002674 A KR 20140002674A KR 1020137015667 A KR1020137015667 A KR 1020137015667A KR 20137015667 A KR20137015667 A KR 20137015667A KR 20140002674 A KR20140002674 A KR 20140002674A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
resonance
frequency
power supply
capacitance value
Prior art date
Application number
KR1020137015667A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101854420B1 (ko
Inventor
코이치로 카마타
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20140002674A publication Critical patent/KR20140002674A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101854420B1 publication Critical patent/KR101854420B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높이는 것을 과제로 한다. 수전 장치측의 공진 주파수를 직접 측정한 후에 급전 장치측의 공진 주파수를 설정하는 구성으로 하는 것이 아니며, 급전 장치측에 있어서 수전 장치측에 전력을 전달하기 위한 전자장의 반사를 모니터하여 수전 장치 및 급전 장치의 쌍방의 공진 주파수를 어림잡는 구성으로 한다. 수신 장치 측의 공진용 코일에서의 가변 용량 소자의 용량값을 한번 0으로 한 후에 전자파의 주파수를 변화시키면서, S11 파라미터를 검출하고, 이 S11 파라미터를 바탕으로 급전 장치측의 공진 주파수를 어림잡는다.

Description

급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템{POWER TRANSMISSION DEVICE AND WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템에 관한 것이다.
다양한 전자 기기의 보급이 진행되고, 다종 다양한 제품이 시장에 출하되고 있다. 최근에는, 휴대 전화 및 디지털 비디오 카메라 등의 휴대형 전자 기기의 보급이 현저하다. 또 전력을 바탕으로 동력을 얻는 전기 자동차 등의 전기 추진 이동체도 제품으로서 시장에 등장하고 있다.
휴대 전화, 디지털 비디오 카메라 또는 전기 추진 이동체에는, 축전 수단인 배터리가 내장되어 있다. 이 배터리의 충전은, 대부분이 급전 수단인 가정용 교류 전원으로부터 직접적으로 접촉시켜서 행해지고 있는 것이 현재 상태이다. 또 배터리를 구비하지 않는 구성 또는 배터리에 충전된 전력을 이용하지 않는 구성으로는, 가정용 교류 전원으로부터 배선 등을 통하여 전자 기기에 직접 급전하여 그 전자 기기를 동작시키고 있는 것이 현재 상태이다.
한편으로 비접촉에 의해서 배터리의 충전 또는 부하로의 급전을 행하는 방식에 대한 연구 개발도 진행되고 있으며, 대표적인 방식으로서, 전자 결합 방식(전자유도 방식이라고도 함), 전파 방식(마이크로파 방식이라고도 함), 공진 방식(공명 방식이라고도 함)이 있다. 소형 가전 기기 등의 전자 기기에서는, 전자 결합 방식을 이용하는 기기의 보급이 진행되고 있다.
또 공진 방식의 비접촉 급전 시스템으로서는, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 있는 바와 같이 전력의 전송 효율(송전 효율)의 향상을 도모하도록 개발이 진행되고 있다.
일본국 특개 2010-193598호 공보 일본국 특개 2010-239690호 공보 일본국 특개 2010-252468호 공보
공진 방식의 비접촉 급전 시스템에서는, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 전력을 받는 쪽의 장치(이하, 수전 장치)측과 전력을 공급하는 쪽의 장치(이하, 급전 장치)측과의 공진 주파수를 일치시키는 것이 전력의 전송 효율을 높이기 때문에 중요하다.
특히 수전 장치측의 공진 주파수는, 수전 장치의 배치 등의 요인에 따라서 변화한다. 이 때문에, 수전 장치측의 공진 주파수의 변화를 급전 장치의 측에서 모니터하는 구성으로 하는 것이 중요하다.
그러나, 수전 장치측의 공진 주파수를 측정하고, 이 공진 주파수의 측정값을 급전 장치측으로 피드백하고, 급전 장치측의 공진 주파수를 변화시키는 경우, 구성이 복잡해진다. 구성이 복잡해지는 구체적인 예로서는, 특허문헌 3에 일례가 있다. 특허문헌 3은, 수전 장치마다 공진 주파수의 변화를 모니터하는 회로를 형성하는 구성에 대하여 기재되어 있다. 이 구성은 수전 장치마다 회로가 증가하는 것에 의한 비용이 증가한다는 점으로부터 바람직하지 않다. 특히 공진 방식의, 급전 장치측의 제 1 코일(송전용 코일이라고도 한다)과 수전 장치측의 제 2 코일(수전용 코일이라고도 한다)의 사이에서, 제 1 공진용 코일 및 제 2 공진용 코일을 통하여 비접촉 급전을 행하는 4 소자 전송에서는, 수전 장치측에 공진 주파수의 측정 수단을 형성하는 것이, 보다 수전 장치의 대형화를 부르는 등의 이유로 바람직하지 않다.
그러므로 본 발명의 일양태는, 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높이는 것이 가능한 공진 방식에 의한 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일양태는, 수전 장치측의 공진 주파수를 직접 측정한 후에 급전 장치측의 공진 주파수를 설정하는 구성으로 하는 것이 아닌, 급전 장치측에 있어서 수전 장치측에 전력을 전달하기 위한 전자장의 반사를 모니터하여 수전 장치 및 급전 장치의 쌍방의 공진 주파수를 어림잡는 구성으로 한다. 특히 본 발명의 일양태로는, 전자파의 반사를 모니터할 때에, 급전 장치측의 공진용 코일에서의 용량 성분을 전자파의 반사 모니터에 영향이 없도록 하고, 급전 장치측의 공진 주파수를 어림잡는 것을 특징으로 하는 것이다. 구체적으로는 수신 장치측의 공진용 코일에서의 가변 용량 소자의 용량값을 한번 0으로 한 후에, 전자파의 주파수를 변화시키면서, 산란 행렬(이하, S 파라미터라고 함)에서의, 전력을 전달하기 위한 전자파의 반사를 모니터할 때의 지표가 되는 S11 파라미터를 검출하고, 이 S11 파라미터를 바탕으로 급전 장치측의 공진 주파수를 어림잡는 것이다.
본 발명의 일양태는, 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속된 제 1 코일과, 가변 용량 소자에 접속되어 제 1 코일과 전자 결합을 하고, 수전 장치에서 제 2 코일과 전자 결합하는 제 2 공진용 코일과의 사이에서 전자 공명을 하는 제 1 공진용 코일과, 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도에 대하여 검출하기 위한 검출기와, 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 제 1 공진용 코일 및 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로 설정하는 제어 장치를 가지는 급전 장치이다.
본 발명의 일양태는, 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속된 제 1 코일과, 가변 용량 소자에 접속되어 제 1 코일과 전자 결합을 하고, 수전 장치에서 제 2 코일과 전자 결합하는 제 2 공진용 코일과의 사이에서 전자 공명을 하는 제 1 공진용 코일과, 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도에 대하여 검출하기 위한 검출기와, 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 고주파 전원로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 정전 용량값으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수로 설정하는 제어 장치를 가지는 급전 장치이다.
본 발명의 일양태에 있어서, 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 가지고, 기억 회로는, 제어 장치에 접속되어 있는 급전 장치여도 좋다.
본 발명의 일양태는, 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속된 제 1 코일과, 제 1 코일과 전자 결합을 하고, 가변 용량 소자에 접속된 제 1 공진용 코일과, 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도에 대하여 검출하기 위한 검출기와, 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 제 1 공진용 코일 및 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로 설정하는 제어 장치를 가지는 급전 장치와, 제 1 공진용 코일과 전자 공명을 하고, 용량 소자에 접속된 제 2 공진용 코일과, 제 2 공진용 코일과 전자 결합을 하고, 부하에 접속된 제 2 코일을 가지는, 수전 장치를 가지는 비접촉 급전 시스템이다.
본 발명의 일양태는, 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속된 제 1 코일과, 제 1 코일과 전자 결합을 하고, 가변 용량 소자에 접속된 제 1 공진용 코일과, 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도에 대하여 검출하기 위한 검출기와, 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 가변 용량 소자의 정전 용량값을 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 정전 용량값으로 설정한 상태에서 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수로 설정하는 제어 장치를 가지는 급전 장치와, 제 1 공진용 코일과 전자 공명을 하고, 용량 소자에 접속된 제 2 공진용 코일과, 제 2 공진용 코일과 전자 결합을 하고, 부하에 접속된 제 2 코일을 가지는, 수전 장치를 가지는 비접촉 급전 시스템이다.
본 발명의 일양태에 있어서, 급전 장치는 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 가지고, 기억 회로는 제어 장치에 접속되어 있는 비접촉 급전 시스템이어도 좋다.
본 발명의 일양태에 의해, 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭(정합)을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높일 수 있는 공진 방식에 의한 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 실시형태 1의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시형태 1의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시형태 1의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시형태 1의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시형태 1의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시형태 2의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시형태 3의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시할 수 있으며, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 세부사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서, 같은 것을 가리켜 나타내는 부호는 다른 도면 간에서 공통으로 한다.
또한, 각 실시형태의 도면 등에서 나타내는 각 구성의 크기, 층의 두께, 신호 파형은, 명료화를 위해서 과장되어 표기하고 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 그 스케일에 한정되지 않는다.
또한 본 명세서에서 사용하는 제 1, 제 2, 제 3, 내지 제 n(n은 자연수)이라는 용언은, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해서 붙인 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아닌 것을 부기한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 한 형태에서의 공진 방식에 의한 비접촉 급전을 행하는 급전 장치 및 공진 방식에 의한 비접촉 급전 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은, 급전 장치 및 수전 장치의 블록도를 도시하고 있다. 도 1에서는, 급전 장치에서의 제 1 공진용 코일과 수전 장치에서의 제 2 공진용 코일이 공진함으로써 전자파에 의한 전력의 전송을 행하는 상태를 도시하고 있다.
도 1에서는, 급전 장치(101) 및 수전 장치(102)를 도시하고 있다. 급전 장치(101)는 제 1 코일(103)(송전용 코일이라고도 한다), 고주파 전원(104), 커플러(105)(방향성 결합기라고도 한다), 제 1 공진용 코일(107), 가변 용량 소자(106), 검출기(108), 제어 장치(109), 기억 회로(110)를 가진다.
수전 장치(102)는 제 2 공진용 코일(111), 용량 소자(112), 제 2 코일(113)(수전용 코일이라고도 한다), 부하(114)를 가진다.
도 1에 있어서 제 1 코일(103)은, 커플러(105)를 통하여 고주파 전원(104)에 접속된다. 제 1 코일(103)은 전선을 감아서 형성한 것을 이용하면 좋다. 급전 장치(101)에서의 제 1 코일(103)은, 급전 장치(101)가 수전 장치(102)에 비하여 설치 개소에 특별히 제약이 없는 점을 생각하면, 수전 장치(102)에서의 제 2 코일(113)보다 설계의 자유도가 높다.
또한, A와 B가 접속되어 있다고 명시적으로 기재하는 경우는, A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우와, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우와, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우를 포함하는 것으로 한다.
도 1에 있어서 고주파 전원(104)은 제어 장치(109)에 의한 제어에 따라서 연속적으로 변화하는 주파수의 신호를 출력하기 위한 전원 회로이다.
또한 고주파 전원(104)은 내부에 전압 제어형 발진기(VCO(Voltage Controlled Oscillator)) 등을 구비하고, 제어 장치(109)로부터 입력되는 전압에 따라서 출력되는 신호의 주파수를 바꾸는 구성으로 하면 좋다.
본 실시형태에서의 급전 장치(101)의 고주파 전원(104)으로부터 출력되는 교류 신호로 발진되는 주파수(발진 주파수)에 특별히 한정은 없고, 공진 방식에 의해서 전력을 전송할 수 있는 발진 주파수면 좋다. 급전용의 전자파의 발진 주파수는, 예를 들면, 수 kHz의 주파수대부터 수 GHz의 주파수대에서 이용 가능하다. 특히 본 실시형태에서의 경우에는, 수 MHz의 주파수대이면 자계 공진에 의한 공진을 도모할 수 있기 때문에, 전송 효율의 점에서 바람직하다고 할 수 있다.
도 1에 있어서 커플러(105)(방향성 결합기라고도 함)는 고주파 전원을 가지는 회로에서의 S 파라미터를 검출하는 회로이다. 본 실시형태에 있어서 커플러(105)는 제 1 코일(103)의 2 단자에 의한 포트와 제 2 공진용 코일(111)의 2 단자에 의한 포트 간에서의 반사에 의한 손실의 지표가 되는 S11 파라미터를 검출하는 것이다.
도 1에 있어서 제 1 공진용 코일(107)은 가변 용량 소자(106)에 접속된다. 제 1 공진용 코일(107)은 전선을 감아서 형성한 것을 이용하면 좋다. 특별히 형상은 한정되지 않지만, 급전 장치(101)에서의 제 1 공진용 코일(107)은 급전 장치(101)가 수전 장치(102)에 비하여 설치 개소에 특별히 제약이 없다는 점을 생각하면, 수전 장치(102)에서의 제 2 공진용 코일(111)보다 설계의 자유도가 높다. 또한 제 1 코일(103)과 제 1 공진용 코일(107)과의 사이에서는, 전자 결합에 의해 비접촉에 의한 전력을 공급하기 위한 신호의 송수신이 행해지게 된다. 또 제 1 공진용 코일(107)과 제 2 공진용 코일(111)과의 사이에서는, 전자 공명에 의해 비접촉에 의한 전력을 공급하기 위한 신호의 송수신이 행해지게 된다. 전자 공명은 비접촉 급전 중 공진 방식에 의한 것이며, 전기장 또는 자기장에 의해서 1m 이내의 거리에, 전자 결합에 의한 전력보다 큰 전력을 송전할 수 있는 것이다.
도 1에서 가변 용량 소자(106)는 일례로서는 반도체 재료에 의한 공핍층의 퍼짐을 이용한 가변 용량 다이오드를 이용하여, 외부로부터의 전압에 의한 정전 용량의 변화를 실현하는 구성으로 하면 좋다. 또 가변 용량 소자(106)로서는 이외에도, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 의해 외부로부터의 전압 인가를 바탕으로 한 정전 용량의 변화를 실현하는 소자를 이용하는 구성으로 해도 좋다.
도 1에 있어서 검출기(108)는 커플러(105)로 얻어지는 S11 파라미터의 강도를 검출하기 위한 것이다. 구체적으로는 아날로그 값인 S11 파라미터의 강도를 디지털 값으로 변환하고, 이 디지털 값인 S11 파라미터의 강도에 대하여 제어 장치(109)로 송신하는 회로이다.
도 1에 있어서 제어 장치(109)는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값 및 고주파 전원(104)으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가진다. 제어 장치(109)는 복수의 다른 동작을 한다.
구체적으로 제어 장치(109)는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0이 되도록 조정하는 기능을 가지는 것이다. 또 제어 장치(109)는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0으로 한 상태에서, 고주파 전원(104)의 발진 주파수가 연속적으로 변화하도록 고주파 전원(104)에 인가하는 전압을 조정하는 기능을 가지는 것이다.
또한 본 명세서에서, 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0으로 한다는 것은, 제 1 코일(103)과 제 2 공진용 코일(111)과의 사이에서 송수신되는 신호에 대하여, 제 1 공진용 코일(107)이 영향을 미치지 않도록 하는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값으로 하는 것을 말한다.
또한 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0으로 한 상태에서, 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시킬 때, 커플러(105)에 의해 얻어지는 S11 파라미터는, 고주파 전원(104)의 발진 주파수의 변화에 따라서 변화한다. 이하의 설명에서는, 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0으로 한 상태에서, 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시켜 얻어진 S11 파라미터가 변화하는 피크의 주파수를 f0라고 한다. 또한 제어 장치(109)에 의하여 검출되는 주파수(f0)는 제 2 공진용 코일(111)의 공진 주파수로서 어림잡을 수 있다.
도 2는, 횡축을 고주파 전원(104)의 발진 주파수, 종축을 검출기(108)로부터 얻어진 S11 파라미터의 강도로 한 그래프에 대하여 도시하고 있다. 구체적으로는, 주파수(f)는 2.0MHz 내지 4.0MHz와 조건을 바꿔서 행하고, S11 파라미터의 강도를 나타내는 자계의 강도(dB)를 나타내는 것이다.
도 2의 경우, 검출기(108)로부터 얻어진 S11 파라미터의 강도가 변화할 때의 피크인 주파수(f0)는 3MHz라고 어림잡을 수 있다. 즉 발진 주파수가 3MHz일 때 S11 파라미터의 강도가 작고, 제 1 코일(103)과 제 2 공진용 코일(111)과의 사이에서 반사에 의한 전력의 손실이 작은 것을 도시하고 있다.
또한 본 명세서에서, 「S11 파라미터의 강도가 변화할 때의 피크인 주파수」라는 것은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발진 주파수를 연속적으로 변화시켰을 때에, S11 파라미터의 강도가 급격하게 저하하고, 그 후 급격히 원래의 강도로 되돌아 갈 때의 주파수인 것을 말한다. 또한 S11 파라미터의 강도가 변화할 때의 피크인 주파수를, 「S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수」라고 하는 경우도 있다.
또한 도 3에는, 제 1 공진용 코일(107)과 제 2 공진용 코일(111)이 전자 공명하는 경우에, 횡축을 고주파 전원(104)의 발진 주파수, 종축을 커플러(105)에서 얻어지는 S11 파라미터 및 S21 파라미터에 의한 자계의 강도로 한 그래프에 대하여 도시하고 있다. 또한 S21 파라미터는, S 파라미터에서의 전력의 전송 효율의 지표가 되는 것이다.
도 3을 보면 알 수 있는 바와 같이, 검출기(108)로부터 얻어지는 S11 파라미터가 변화하는 주파수(f0)는 2.6MHz 및 3.6MHz 부근이라고 어림잡을 수 있다. 즉 발진 주파수가 2.6MHz 및 3.6MHz일 때 반사에 의한 전력의 손실이 작은 것을 나타내고 있다. 마찬가지로, S21 파라미터가 변화하는 주파수(f0)는 2.6MHz 및 3.6MHz부근이라고 어림잡을 수 있다. 도 3으로부터, S11 파라미터의 피크가, S21 파라미터의 피크와 일치하는 것을 알 수 있다. 즉 발진 주파수가 2.6MHz 및 3.6MHz일 때 전력의 전송 효율이 높은 것을 나타내고 있다. 즉, S11 파라미터의 발진 주파수에 대한 변화를 모니터하여 주파수(f0)를 얻음으로써, 전력의 전송 효율이 높은 주파수, 즉 제 2 공진용 코일(111)에서의 공진 주파수를 어림잡을 수 있다.
또 제어 장치(109)는 상기한 주파수(f0)을 검출한 후, 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 주파수(f0)에 따른 값으로 변화시키는 기능을 가진다. 또 제어 장치(109)는 주파수(f0)에 따른 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값으로 설정한 상태에서, 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 주파수(f0)로 고정하는 기능을 가진다.
도 1에서 기억 회로(110)는 상기한 제어 장치(109)가 제 2 공진용 코일(111)의 공진 주파수가 되는 주파수(f0)에 따라서, 제 1 공진용 코일(107)에서의 공진 주파수를 조정하기 위해서, 제어 장치(109)에 의해서 가변 용량 소자(106)의 정전 용량을 조정하는 전압을 미리 어림잡은 룩업 테이블이 기억되어 있는 것이다.
도 1에서 제 2 공진용 코일(111)은 전선을 감아서 형성한 것을 이용하면 좋다. 특별히 형상은 한정되지 않지만, 수전 장치(102)에서의 제 2 공진용 코일(111)은, 수전 장치(102)가 급전 장치(101)에 비해서 소형화가 요구된다는 점을 생각하면, 급전 장치(101)에서의 제 1 공진용 코일(107)보다 소형화하여 설계하는 것이 바람직하다. 또 제 2 공진용 코일(111)에서는 특히 Q값이 높은 것이 바람직하고, 1000 이상인 것이 바람직하다. 또한 제 2 공진용 코일(111)과 제 1 공진용 코일(107)과의 사이에서는, 전자 공명에 의해 비접촉에 의한 전력을 공급하기 위한 신호의 송수신이 행해지게 된다.
도 1에서 용량 소자(112)를 도시했지만, 용량 소자(112)는 제 2 공진용 코일(111)을 형성할 때의 기생 용량이어도 좋다. 또 제 2 공진용 코일(111)과는 독립적으로 미리 용량 소자를 형성함으로써 형성되는 것이어도 좋다.
도 1에서 제 2 코일(113)은 전선을 감아서 형성한 것을 이용하면 좋다. 특별히 형상은 한정되지 않지만, 수전 장치(102)에서의 제 2 코일(113)은, 수전 장치(102)가 급전 장치(101)에 비하여 소형화가 요구되는 점을 생각하면, 급전 장치(101)에서의 제 1 코일(103)보다 소형화하여 설계하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 코일(113)과 제 2 공진용 코일(111)과의 사이에서는, 전자 결합에 의해 비접촉으로 전력을 공급하기 위한 신호의 송수신이 행해지는 것이 된다.
도 1에서 부하(114)는 비접촉에 의한 급전을 받음으로써 작용하는 것이라면 좋다. 일례로서는 배터리나 전동 모터 등이 있고, 구체적으로는 휴대 전화 등의 배터리로 동작하는 전자 기기 및 전기 추진 이동체를 들 수 있다. 또한 수전 장치(102)에서 부하(114)와 제 2 코일(113)과의 사이에, 제 2 코일(113)에 전송된 교류 전압을 부하(114)에 이용하는 직류 전압으로 변환하기 위한 정류 회로 및 DCDC 컨버터 등의 회로를 가지는 구성이어도 좋다.
도 4에 본 발명의 비접촉 급전 시스템인 플로 차트를 도시한다. 또 도 5에는 도 4에서 설명하는 플로 차트의 모식도를 함께 도시한다.
도 4의 스텝(201)에서는, 급전 장치(101)는 제어 장치(109)의 제어에 의해 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0이 되도록 조정한다. 즉 도 4의 스텝(201)에서는, 도 5(A)에 도시하는 모식도와 같이, 가변 용량 소자(106) 및 제 1 공진용 코일(107)(도면 중 점선)이, 제 1 코일(103)에 의해 출력되는 신호의 영향을 받지 않도록 한다.
도 4의 스텝(202)에서는, 급전 장치(101)는 제어 장치(109)의 제어에 의해 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시키도록 주사한다.
도 4에서의 스텝(203)에서는, 급전 장치(101)는 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시켰을 때에, S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수(f0)를 제어 장치(109)로 검출했는지 안했는지의 판단을 행한다. 스텝(203)에서의 판단에 의해서, 주파수(f0)가 검출되지 않으면, 유저에 의한 수전 장치 등의 재설치를 요구하고, 다시 스텝(201)부터 행한다. 즉 도 4의 스텝(202) 및 스텝(203)에서는, 도 5(B)에 도시하는 모식도와 같이, 가변 용량 소자(106) 및 제 1 공진용 코일(107)(도면 중 점선)이, 제 1 코일(103)로부터 출력되는 신호의 영향을 받지 않도록 한 상태로, 제 1 코일(103)과 제 2 공진용 코일(111)의 사이에서 반사에 의한 전력의 손실이 어느 주파수로 작아지는지를 보는 것이며, 일련의 스텝에 의해 주파수(f0)를 검출하는 것이다.
도 4의 스텝(204)에서는, 스텝(203)에서 주파수(f0)가 검출되면, 주파수(f0)에 따라서 가변 용량 소자의 정전 용량값의 조정을 행한다. 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값의 조정은, 기억 회로(110)에 기억된 룩업 테이블을 참조하여 처리하는 구성으로 하면 좋다. 룩업 테이블은 미리 어림잡힌 공진 주파수가 되는 주파수(f0)에 따라서 조정하는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값에 따른 인가 전압이 기억되는 것이다.
도 4의 스텝(205)에서는, 급전 장치(101)는 제어 장치(109)의 제어에 의해 주파수(f0)가 고주파 전원(104)으로부터의 발진 주파수가 되도록, 고주파 전원(104)으로의 인가 전압을 조정한다. 즉 도 4의 스텝(204) 및 스텝(205)에서는, 도 5(C)에 도시하는 모식도와 같이, 가변 용량 소자(106)에 전압이 인가됨으로써, 제 1 공진용 코일(107)과 제 2 공진용 코일(111)이 공진하도록 공진 주파수의 매칭을 행하고, 주파수(f0)가 발진 주파수인 고주파 전원(104)으로부터의 출력을 얻는 것이 된다.
본 발명의 일양태에 의해, 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높일 수 있는 공진 방식에 의한 급전 장치 및 공진 방식에 의한 비접촉 급전 시스템을 제공할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1의 도 4에서 설명한 플로 차트도에 추가 구성을 더한 형태에 대하여 설명한다.
또한 본 실시형태에서 설명하는 상기 실시형태 1의 도 1에서 도시한 제어 장치(109)는 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가진다. 구체적으로 제어 장치(109)는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0이 되도록 조정하는 기능을 가지는 것이다. 또 제어 장치(109)는 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 0으로 한 상태에서, 고주파 전원(104)의 발진 주파수가 연속적으로 변화하도록 고주파 전원(104)에 인가하는 전압을 조정하는 기능을 가지는 것이다. 또 제어 장치(109)는 상기한 주파수(f0)를 검출한 후, 이 주파수(f0)에 따라서 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값을 주파수(f0)에 따른 값으로 변화시키는 기능을 가진다. 또 제어 장치(109)는 주파수(f0)에 따른 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값으로 설정한 상태에서, 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수로 설정하는 기능을 가진다.
또한 도 6에 도시하는 스텝(201) 내지 스텝(204)에 대해서는, 상기 실시형태 1의 도 4에서 설명한 플로 차트와 같다.
도 6의 스텝(301)에서, 급전 장치(101)는 공진 주파수가 되는 주파수(f0)에 따라서 조정된 가변 용량 소자(106)의 정전 용량값으로 고정하고, 제어 장치(109)의 제어에 의해 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시키도록 주사한다.
도 6의 스텝(302)에서, 급전 장치(101)는 고주파 전원(104)의 발진 주파수를 연속적으로 변화시켰을 때에, S11 파라미터가 변화하는 주파수의 피크를 제어 장치(109)로 검출했는지 아닌지의 판단을 행한다. 스텝(302)의 판단에 의해서, 주파수의 피크가 검출되지 않으면, 유저에 의한 수전 장치 등의 재설치를 요구하고, 다시 스텝(201)부터 행한다.
도 6의 스텝(303)에서, 스텝(302)에서 주파수의 피크가 스텝(203)에서 검출한 주파수(f0)에 대하여 분리된, (f0+Δf, f0-Δf)의 2개의 피크가 되는지 아닌지의 판단을 행한다.
도 6의 스텝(304)에서, 스텝(303)에서의 판단으로 주파수의 피크가 2개인 경우, 급전 장치(101)는 제어 장치(109)의 제어에 의해 주파수(f0+Δf) 또는 주파수(f0-Δf)를 고주파 전원(104)으로부터의 발진 주파수가 되도록, 고주파 전원(104)으로의 인가 전압을 조정한다. 또한 발진 주파수로서 주파수(f0+Δf) 또는 주파수(f0-Δf) 중 어느 하나를 이용하는가에 대해서는, 검출기로 검출되는 S11 파라미터의 강도가 보다 작아지는 주파수를 이용하는 것이 바람직하다.
도 6의 스텝(305)에서, 스텝(303)에서의 판단으로 주파수의 피크가 f0인 경우, 급전 장치(101)는 제어 장치(109)의 제어에 의해 주파수(f0)를 고주파 전원(104)으로부터의 발진 주파수가 되도록, 고주파 전원(104)으로의 인가 전압을 조정한다.
본 발명의 일양태에 의해서, 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높이는 것이 가능한 공진 방식에 의한 비접촉급전을 행하는 급전 장치 및 공진 방식에 의한 비접촉 급전 시스템을 제공할 수 있다. 특히 본 실시형태의 구성에서는, 공진용 코일 간의 공진 주파수를 매칭한 상태로, 수신 장치와 급전 장치와의 거리가 가까워짐으로써 주파수의 피크가 분리되는 것에 의해, 전력의 전송 효율의 둔화를 저감할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 설명한 비접촉 급전 시스템을 적용할 수 있는 용도에 대하여 설명한다. 또한 본 발명의 비접촉 급전 시스템을 적용할 수 있는 용도로서는, 예를 들면 휴대형 전자 기기인, 휴대 전화, 디지털 비디오 카메라, 컴퓨터, 휴대 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD))등을 들 수 있다. 또 전력을 바탕으로 동력을 얻는 전기 자동차 등의 전기 추진 이동체를 들 수 있다. 이하, 일례에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
도 7(A)은 휴대 전화 및 휴대 정보 단말기를 비접촉 급전 시스템의 용도로 하는 일례이며, 급전 장치(701), 수전 장치(703A)를 가지는 휴대 전화(702A), 수전 장치(703B)를 가지는 휴대 전화(702B)으로 구성되어 있다. 상기 실시형태에서 설명한 비접촉 급전 시스템은 급전 장치(701)와 수전 장치(703A)와의 사이 및 급전 장치(701)와 수전 장치(703B)와의 사이에서 적용할 수 있다. 따라서 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행할 수 있고, 전력의 전송 효율을 높일 수 있는 공진 방식에 의한 비접촉 급전을 행하는 급전 장치 및 공진 방식에 의한 비접촉 급전 시스템을 제공할 수 있다.
도 7(B)은 전기 추진 이동체인 전기 자동차를 비접촉 급전 시스템의 용도로 하는 일례이며, 급전 장치(711), 수전 장치(713)를 가지는 전기 자동차(712)에 의해서 구성되어 있다. 상기 실시형태에서 설명한 비접촉 급전 시스템은 급전 장치(711)와 수전 장치(713)와의 사이에서 적용할 수 있다. 따라서 급전 장치측의 구성에 의한 설계 변경만으로, 급전 장치측과 수전 장치측과의 공진용 코일 간의 공진 주파수의 매칭을 행하는 것이 가능하고, 전력의 전송 효율을 높일 수 있는 공진 방식에 의한 비접촉급전을 행하는 급전 장치 및 공진 방식에 의한 비접촉 급전 시스템을 제공할 수 있다.
이상, 상기 실시형태에서 설명한 비접촉 급전 시스템은 전력으로서 구동시키는 물품이라면 어느 것이라도 제공하여 사용할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2010년 11월 26일 일본 특허청에 출원된, 일련 번호가 2010-263048인 일본 특허 출원에 기초한다.
101 : 급전 장치
102 : 수전 장치
103 : 제 1 코일
104 : 고주파 전원
105 : 커플러
106 : 가변 용량 소자
107 : 제 1 공진용 코일
108 : 검출기
109 : 제어 장치
110 : 기억 회로
111 : 제 2 공진용 코일
112 : 용량 소자
113 : 제 2 코일
114 : 부하
201 : 스텝
202 : 스텝
203 : 스텝
204 : 스텝
205 : 스텝
301 : 스텝
302 : 스텝
303 : 스텝
304 : 스텝
305 : 스텝
701 : 급전 장치
702A : 휴대 전화
702B : 휴대 전화
703A : 수전 장치
703B : 수전 장치
711 : 급전 장치
712 : 전기 자동차
713 : 수전 장치

Claims (10)

  1. 급전 장치로서,
    제 1 코일;
    제 1 공진용 코일;
    검출기; 및
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제 1 코일은 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속되고,
    상기 제 1 공진용 코일은 가변 용량 소자에 접속되어, 상기 제 1 코일과 전자기적으로 결합을 하고, 수전 장치에 있어서 제 2 코일과 전자기적으로 결합하는 제 2 공진용 코일과 상기 제 1 공진용 코일 사이에서 전자 공명이 일어나며,
    상기 검출기는 상기 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도를 검출하고,
    상기 제어 장치는 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태로 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 상기 제 1 공진용 코일 및 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로 설정하는, 급전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공진용 코일의 상기 공진 주파수에 따른 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 더 포함하고,
    상기 기억 회로는, 상기 제어 장치에 접속되어 있는, 급전 장치.
  3. 급전 장치로서,
    제 1 코일;
    제 1 공진용 코일;
    검출기; 및
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제 1 코일은 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속되고,
    상기 제 1 공진용 코일은 가변 용량 소자에 접속되어, 상기 제 1 코일과 전자기적으로 결합을 하고, 수전 장치에 있어서 제 2 코일과 전자기적으로 결합하는 제 2 공진용 코일과 상기 제 1 공진용 코일 사이에서 전자 공명이 일어나며,
    상기 검출기는 상기 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도를 검출하고,
    상기 제어 장치는 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태로 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 정전 용량값으로 설정한 상태로 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수로 설정하는, 급전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 공진용 코일의 상기 공진 주파수에 따른 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 더 포함하고,
    상기 기억 회로는, 상기 제어 장치에 접속되어 있는, 급전 장치.
  5. 급전 장치와 수전 장치를 포함하는 비접촉 급전 시스템으로서,
    상기 급전 장치는
    제 1 코일;
    제 1 공진용 코일;
    검출기; 및
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제 1 코일은 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속되고,
    상기 제 1 공진용 코일은 상기 제 1 코일과 전자기적으로 결합을 하고, 가변 용량 소자에 접속되고,
    상기 검출기는 상기 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도를 검출하고,
    상기 제어 장치는 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태로 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 상기 제 1 공진용 코일 및 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로 설정하고,
    상기 수전 장치는 상기 제 1 공진용 코일과 전자기 공명을 하고, 용량 소자에 접속된 상기 제 2 공진용 코일과, 제 2 공진용 코일과 전자기 결합을 하고, 부하에 접속된 제 2 코일을 가지는, 비접촉 급전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 급전 장치는, 상기 제 2 공진용 코일의 상기 공진 주파수에 따른 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 가지고,
    상기 기억 회로는, 상기 제어 장치에 접속되어 있는, 비접촉 급전 시스템.
  7. 급전 장치와 수전 장치를 포함하는 비접촉 급전 시스템으로서,
    상기 급전 장치는
    제 1 코일;
    제 1 공진용 코일;
    검출기; 및
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제 1 코일은 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속되고,
    상기 제 1 공진용 코일은 상기 제 1 코일과 전자기적으로 결합을 하고, 가변 용량 소자에 접속되고,
    상기 검출기는 상기 커플러로부터 출력되는 S11 파라미터의 강도를 검출하고,
    상기 제어 장치는 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값 및 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시키는 기능을 가지고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 0으로 설정한 상태로 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수로서 설정하고, 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따라서 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 설정하여 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수를 설정하고, 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값을 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 정전 용량값으로 설정한 상태에서 상기 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수를 변화시켰을 때의 상기 S11 파라미터의 강도가 변화하는 주파수를 고주파 전원으로부터 출력되는 신호의 발진 주파수로 설정하고,
    상기 수전 장치는 상기 제 1 공진용 코일과 전자기 공명을 하고, 용량 소자에 접속된 상기 제 2 공진용 코일과, 제 2 공진용 코일과 전자기 결합을 하고, 부하에 접속된 제 2 코일을 가지는, 비접촉 급전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 급전 장치는, 상기 제 2 공진용 코일의 상기 공진 주파수에 따른 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 가지고,
    상기 기억 회로는, 상기 제어 장치에 접속되어 있는, 비접촉 급전 시스템.
  9. 급전 장치와 수전 장치를 포함하는 비접촉 급전 시스템으로서,
    상기 급전 장치는
    제 1 코일;
    제 1 공진용 코일;
    검출기; 및
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제 1 코일은 커플러를 통하여 고주파 전원에 접속되고,
    상기 제 1 공진용 코일은 상기 제 1 코일과 전자기적으로 결합을 하고, 가변 용량 소자에 접속되고,
    상기 수전 장치는 상기 제 1 공진용 코일과 전자기 공명을 하고, 용량 소자에 접속된 상기 제 2 공진용 코일과, 제 2 공진용 코일과 전자기 결합을 하고, 부하에 접속된 제 2 코일을 가지는, 비접촉 급전 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 급전 장치는, 상기 제 2 공진용 코일의 공진 주파수에 따른 상기 제 1 공진용 코일의 공진 주파수로 하기 위한 상기 가변 용량 소자의 정전 용량값이 기억된 기억 회로를 가지고,
    상기 기억 회로는, 상기 제어 장치에 접속되어 있는, 비접촉 급전 시스템.
KR1020137015667A 2010-11-26 2011-11-17 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템 KR101854420B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-263048 2010-11-26
JP2010263048 2010-11-26
PCT/JP2011/077109 WO2012070634A1 (en) 2010-11-26 2011-11-17 Power transmission device and wireless power transmission system including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140002674A true KR20140002674A (ko) 2014-01-08
KR101854420B1 KR101854420B1 (ko) 2018-05-03

Family

ID=46126124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137015667A KR101854420B1 (ko) 2010-11-26 2011-11-17 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9461476B2 (ko)
JP (1) JP5798455B2 (ko)
KR (1) KR101854420B1 (ko)
DE (1) DE112011103929T5 (ko)
WO (1) WO2012070634A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120084659A (ko) 2011-01-20 2012-07-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 급전 장치 및 비접촉 급전 시스템
JP5780894B2 (ja) 2011-09-16 2015-09-16 株式会社半導体エネルギー研究所 非接触給電システム
JP2013078171A (ja) 2011-09-29 2013-04-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 受電装置及び非接触給電システム
US9502920B2 (en) 2011-11-16 2016-11-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power receiving device, power transmission device, and power feeding system
JP6016596B2 (ja) 2011-12-07 2016-10-26 株式会社半導体エネルギー研究所 非接触給電システム
US9847675B2 (en) * 2011-12-16 2017-12-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power receiving device and power feeding system
TWI613882B (zh) 2011-12-16 2018-02-01 半導體能源研究所股份有限公司 直流對直流轉換器、受電裝置及供電系統
JP6088234B2 (ja) 2011-12-23 2017-03-01 株式会社半導体エネルギー研究所 受電装置、無線給電システム
US10658869B2 (en) * 2012-08-03 2020-05-19 Mediatek Inc. Multi-mode, multi-standard wireless power transmitter coil assembly
US10122402B2 (en) * 2012-12-31 2018-11-06 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for a tunable antenna
JP2014204469A (ja) * 2013-04-01 2014-10-27 日東電工株式会社 無線電力伝送装置、無線電力伝送装置の供給電力制御方法、及び、無線電力伝送装置の製造方法
JP6144176B2 (ja) * 2013-10-15 2017-06-07 日東電工株式会社 磁界空間を形成可能な無線電力伝送装置及びその形成方法
DE102014200935A1 (de) * 2014-01-20 2015-07-23 Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh Energieversorgungskupplung
US9806658B2 (en) * 2014-03-06 2017-10-31 The Boeing Company Wirelessly powered electric motor
KR102187437B1 (ko) * 2014-03-11 2020-12-08 엘지이노텍 주식회사 무선전력 전송 장치를 구비한 무선전력전송 시스템
JP6334316B2 (ja) * 2014-08-20 2018-05-30 株式会社東芝 フィルタ装置、受信装置、送信装置、アンテナ装置、及び切替装置
US10128789B2 (en) * 2014-10-10 2018-11-13 The Boeing Company Phantom electric motor system with parallel coils
US10320229B2 (en) 2016-05-12 2019-06-11 Honeywell International Inc. Auto-tunable wireless charger
WO2019048981A1 (ja) 2017-09-06 2019-03-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、バッテリーユニット、バッテリーモジュール
US10736050B2 (en) 2018-07-09 2020-08-04 Honeywell International Inc. Adjusting transmission power of an antenna based on an object causing path loss in a communication link
CN111162611B (zh) * 2020-02-17 2023-09-26 哈尔滨工业大学(威海) 基于电场耦合的无线电能传输装置及控制方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901659A (nl) 1989-06-30 1991-01-16 Nedap Nv Multipassysteem.
JP2803943B2 (ja) 1992-10-21 1998-09-24 アルプス電気株式会社 非接触電力供給装置
US5790946A (en) 1993-07-15 1998-08-04 Rotzoll; Robert R. Wake up device for a communications system
US6837438B1 (en) 1998-10-30 2005-01-04 Hitachi Maxell, Ltd. Non-contact information medium and communication system utilizing the same
US6509217B1 (en) 1999-10-22 2003-01-21 Damoder Reddy Inexpensive, reliable, planar RFID tag structure and method for making same
US20020049714A1 (en) 2000-05-11 2002-04-25 Shunpei Yamazaki Communication system
US7209771B2 (en) 2000-12-22 2007-04-24 Terahop Networks, Inc. Battery powered wireless transceiver having LPRF component and second wake up receiver
US6944424B2 (en) 2001-07-23 2005-09-13 Intermec Ip Corp. RFID tag having combined battery and passive power source
US6737302B2 (en) 2001-10-31 2004-05-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method for field-effect transistor
US7215976B2 (en) 2001-11-30 2007-05-08 Symbol Technologies, Inc. RFID device, system and method of operation including a hybrid backscatter-based RFID tag protocol compatible with RFID, bluetooth and/or IEEE 802.11x infrastructure
JP3866594B2 (ja) 2002-03-15 2007-01-10 Necエレクトロニクス株式会社 遅延回路と半導体記憶装置及び半導体記憶装置の制御方法
US7284703B2 (en) 2002-10-18 2007-10-23 Symbol Technologies, Inc. System and method for minimizing unwanted re-negotiation of a passive RFID tag
US7072697B2 (en) 2002-10-22 2006-07-04 Nokia Corporation Method and device for transponder aided wake-up of a low power radio device by a wake-up event
US7652359B2 (en) 2002-12-27 2010-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Article having display device
US7603144B2 (en) 2003-01-02 2009-10-13 Cymbet Corporation Active wireless tagging system on peel and stick substrate
JP2005235615A (ja) 2004-02-20 2005-09-02 Hitachi Maxell Ltd アダプタパネル、電子機器、及びケーブルコネクタ認識システム
JP4611093B2 (ja) 2004-05-12 2011-01-12 セイコーインスツル株式会社 電波発電回路
EP1769426B1 (en) 2004-07-01 2011-05-25 Powerid Ltd. Battery-assisted backscatter rfid transponder
JP2006024087A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nec Corp 無線デバイス、その製造方法、その検査方法及び検査装置並びに無線装置及びその製造方法
US20060103533A1 (en) 2004-11-15 2006-05-18 Kourosh Pahlavan Radio frequency tag and reader with asymmetric communication bandwidth
CN101395617B (zh) 2006-03-10 2012-05-30 株式会社半导体能源研究所 半导体器件及其操作方法
WO2007105607A1 (en) 2006-03-10 2007-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
WO2007105606A1 (en) 2006-03-15 2007-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
WO2007105663A1 (en) 2006-03-15 2007-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric power supply system and electric power supply system for motor vehicle
WO2007108371A1 (en) 2006-03-15 2007-09-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
WO2007139205A1 (en) 2006-05-31 2007-12-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and ic label, ic tag, and ic card having the same
US8132026B2 (en) 2006-06-02 2012-03-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and mobile electronic device having the same
US20090160261A1 (en) 2007-12-19 2009-06-25 Nokia Corporation Wireless energy transfer
JP4911148B2 (ja) * 2008-09-02 2012-04-04 ソニー株式会社 非接触給電装置
JP5258521B2 (ja) 2008-11-14 2013-08-07 トヨタ自動車株式会社 給電システム
JP4759610B2 (ja) * 2008-12-01 2011-08-31 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
JP2010193598A (ja) 2009-02-17 2010-09-02 Nippon Soken Inc 非接触給電設備および非接触給電システム
JP5621203B2 (ja) 2009-03-30 2014-11-12 富士通株式会社 無線電力供給システム、無線電力供給方法
JP5365306B2 (ja) * 2009-03-31 2013-12-11 富士通株式会社 無線電力供給システム
JP4865001B2 (ja) 2009-04-13 2012-02-01 株式会社日本自動車部品総合研究所 非接触給電設備、非接触受電装置および非接触給電システム
JP2010252468A (ja) 2009-04-14 2010-11-04 Sony Corp 送電装置および方法、受電装置および方法、並びに、電力伝送システム
JP5303350B2 (ja) 2009-05-01 2013-10-02 株式会社アルバック ドライエッチング装置
JP5499955B2 (ja) 2009-10-05 2014-05-21 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム
JP5664019B2 (ja) 2009-10-28 2015-02-04 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス電力伝送システムおよびそれらを利用したテーブルと卓上ランプ
JP5664018B2 (ja) 2009-10-30 2015-02-04 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス電力伝送システムおよびそれらを利用したテーブルと卓上ランプ
US8143746B2 (en) * 2009-12-21 2012-03-27 Alcatel Lucent Automatic tuning for wireless power transfer

Also Published As

Publication number Publication date
JP5798455B2 (ja) 2015-10-21
US9461476B2 (en) 2016-10-04
KR101854420B1 (ko) 2018-05-03
WO2012070634A1 (en) 2012-05-31
US20170093221A1 (en) 2017-03-30
DE112011103929T5 (de) 2013-08-22
JP2012130237A (ja) 2012-07-05
US20120133212A1 (en) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140002674A (ko) 급전 장치 및 이 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템
US10374463B2 (en) Power feeding device and contactless power feeding system provided with power feeding device
KR102273613B1 (ko) 전력 공급 장치, 전력 수용 장치, 및 비접촉 전력 공급 시스템
JP5947534B2 (ja) 非接触給電システム
US9923417B2 (en) Wireless power feeding system
US10069340B2 (en) Wireless power receiver for adjusting magnitude of wireless power
JP5755067B2 (ja) 無線給電システム、及び無線給電方法
US9425629B2 (en) Wireless power receiver
US20140184149A1 (en) Method in wireless power transmission system, wireless power transmission apparatus using the same, and wireless power receiving apparatus using the same
JP2012165633A (ja) 給電装置、及び非接触給電システム
JP2018023275A (ja) 受信装置を充電するためのシステムおよび方法
US11798737B2 (en) Charging pad and a method for charging one or more receiver devices
KR102040726B1 (ko) 무선 전력 전송을 위한 공진 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant