KR20140057013A

KR20140057013A - 비접촉 급전 시스템의 금속 이물질 검출 방법, 비접촉 급전 장치, 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템

Info

Publication number: KR20140057013A
Application number: KR1020120123595A
Authority: KR
Inventors: 히로미치 고토
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-12
Also published as: US20130093257A1; JP2013046526A; TWI469468B; TW201417439A; JP5853199B2; DE102012020670B4; US9177716B2; DE102012020670A1

Abstract

비접촉 급전 장치(1)의 각 급전 영역(AR1)에는, 1차 코일(L1)과 1차측 인증용 코일(A1)이 설치되어 있다. 1차 코일(L1)과 1차측 인증용 코일(A1)의 위치는 서로 다르다. 전기 기기(E)의 수전 영역(AR2)에는, 2차 코일(L2)과 2차측 인증용 코일(A2)이 설치되어 있다. 2차 코일(L2)과 2차측 인증용 코일(A2)의 위치는 서로 다르다. 1차 코일(L1)에서 발진된 송전용 발진 신호에 따라 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출하고, 1차측 인증용 코일(A1)에서 발진된 인증용 발진 신호에 따라 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출한다.

Description

비접촉 급전 시스템의 금속 이물질 검출 방법, 비접촉 급전 장치, 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템 {METHOD FOR DETECTING METAL FOREIGN OBJECT IN CONTACTLESS POWER SUPPLY SYSTEM, CONTACTLESS POWER SUPPLY DEVICE, POWER RECEPTION DEVICE, AND CONTACTLESS POWER SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 비접촉 급전 시스템의 금속 이물질 검출 방법, 비접촉 급전 장치, 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템에 관한 것이다.

전자 유도 방식에 의한 비접촉 급전 시스템은 1차 코일을 포함하는 비접촉 급전 장치와, 2차 코일을 포함하는 수전 장치를 구비한다. 비접촉 급전 장치의 탑재면에, 수전 장치를 구비한 전기 기기를 탑재한 상태에서, 비접촉 급전 장치는 급전용 코일을 여자시켜, 전자 유도에 의해 전기 기기의 수전 장치에 설치된 수전용 코일을 여자한다. 수전용 코일에 발생한 2차 전력은 수전 장치 내에서 직류 전력으로 변환되고, 전기 기기의 부하에 공급된다.

그런데, 비접촉 급전 장치와 전기 기기(수전 장치) 사이에 금속 이물질이 존재하면, 급전 중에 금속 이물질이 유도 가열되는 경우가 있다. 그래서, 비접촉 급전 시스템에는 금속 이물질을 검출하는 금속 검출 장치를 구비한 것이 있다. 금속 검출 장치가 금속 이물질을 검출했을 때는, 비접촉 급전 장치는 급전을 정지한다.

종래의 비접촉 급전 시스템은, 비접촉 급전 장치와 수전 장치 사이에 인증용 신호의 송수신을 행하기 위한, 비접촉 급전 장치에 설치한 1차측 인증용 코일과, 수전 장치에 설치한 2차측 인증용 코일을 이용하여 금속 이물질을 검출한다(예를 들면, 국제공개공보 제2011/036863호).

상기 공보의 비접촉 급전 시스템은 비접촉 급전 장치와 수전 장치 사이에 금속 이물질이 개재되었을 때, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합이 작아지는 것을 이용하여, 금속 이물질을 검출한다. 즉, 금속 이물질이 개재하면, 1차측 인증용 코일의 여자에 응답하는 2차측 인증용 코일의 전자 유도 신호의 진폭값은 작아진다. 그 2차측 인증용 코일의 전자 유도 신호는 부하 변조 신호로서 1차측 인증용 코일에 공급된다. 비접촉 급전 장치는 공급된 부하 변조 신호의 진폭으로부터 금속 이물질을 검출한다.

그러나, 상기 공보의 기술에서는, 정면으로 마주하고 있는 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이에서 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 중심 위치로부터 벗어난 위치에 작은 금속 이물질이 있을 때, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합이 작아지지 않았다. 그 결과, 고도의 검출 정밀도를 바랄 수 없었다.

또, 상기 공보의 비접촉 급전 시스템에서는, 급전용 코일의 내측에 2개의 1차측 인증용 코일이 배치되어 있고, 수전용 코일의 내측에 2개의 2차측 인증용 코일이 배치되어 있다. 급전용 코일의 중심축에 대하여 각 1차측 인증용 코일의 중심축이 기울어져 있다. 수전용 코일의 중심축에 대하여 각 2차측 인증용 코일의 중심축이 기울어져 있다.

이 경우, 정면으로 마주하는 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 중심 위치에 금속 이물질이 개재되어 있을 때는, 그 금속 이물질을 양호한 정밀도로 검출할 수 있다. 본원 발명자는 정면으로 마주하는 급전용 코일과 수전용 코일의 중심 위치에 작은 금속 이물질이 있을 때, 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 자기 결합이 작아지지 않으며, 그 금속 이물질을 양호한 정밀도로 검출할 수 없다는 것을 깨달았다.

그래서, 본 발명의 목적은 금속 이물질의 검출 정밀도를 향상시킨 비접촉 급전 시스템의 금속 이물질 검출 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 금속 이물질 검출 방법에 적합한 비접촉 급전 장치, 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템을 제공한다.

본 발명의 제1 국면은 비접촉 급전 장치와 수전 장치를 포함하는 비접촉 급전 시스템에서의 금속 이물질 검출 방법을 제공한다. 상기 비접촉 급전 장치는, 1개 이상의 급전 영역, 상기 급전 영역에 대응된 1차 코일 및 1차측 인증용 코일을 구비하고, 상기 수전 장치는 1개 이상의 수전 영역을 구비한 전기 기기에 설치되어 있고, 상기 수전 영역에 대응된 2차 코일 및 2차측 인증용 코일을 구비한다. 상기 방법은, 상기 1차측 인증용 코일이 인증용 발진 신호를 송출하고, 상기 인증용 발진 신호에 응답하여 상기 2차측 인증용 코일이 인증 신호를 발진하고, 상기 1차측 인증용 코일이 상기 인증 신호를 수신하고 인증한 후, 상기 1차 코일이 발진한 송전용 발진 신호에 의해 상기 2차 코일에 2차 전력을 발생시켜, 상기 1차 코일로부터의 상기 송전용 발진 신호에 따라 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출하고, 상기 1차측 인증용 코일로부터의 상기 인증용 발진 신호에 따라 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일의 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출하는 것을 포함한다. 상기 1차 코일과 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있고, 상기 2차 코일과 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출에 앞서, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하고, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이에 존재하는 금속 이물질이 검출되었을 때, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하지 않는다.

일례에서는, 상기 1차 코일에서 발진되는 상기 송전용 발진 신호의 발진 주파수는, 상기 1차측 인증용 코일에서 발진되는 상기 인증용 발진 신호의 발진 주파수보다 낮다.

일례에서는, 상기 1차 코일과 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출에 앞서, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하고, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이에 존재하는 금속 이물질이 검출되었을 때, 상기 1차 코일과 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하지 않는다.

일례에서는, 상기 1차측 인증용 코일에서 발진되는 상기 인증용 발진 신호의 발진 주파수는, 상기 1차 코일에서 발진되는 상기 송전용 발진 신호의 발진 주파수보다 낮다.

일례에서는, 상기 1차 코일은 상기 급전 영역의 중앙에 배치되어 있고, 상기 1차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 1차측 인증용 제1 코일과 1차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 1차측 인증용 제1 코일과 상기 1차측 인증용 제2 코일은, 상기 급전 영역에서, 상기 1차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있고, 상기 2차 코일은 상기 수전 영역의 중앙에 배치되어 있고, 상기 2차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 2차측 인증용 제1 코일과 2차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 2차측 인증용 제1 코일과 상기 2차측 인증용 제2 코일은, 상기 수전 영역에서, 상기 2차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역의 중앙에 배치되어 있고, 상기 1차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 1차 코일과 제2 1차 코일로 이루어지고, 상기 제1 1차 코일과 상기 제2 1차 코일은 상기 급전 영역에서 상기 1차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있고, 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역의 중앙에 배치되어 있고, 상기 2차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 2차 코일과 제2 2차 코일로 이루어지고, 상기 제1 2차 코일과 상기 제2 2차 코일은 상기 수전 영역에서 상기 2차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

본 발명의 제2 국면은, 송전용 발진 신호에 응답하여 2차 전력을 발생하는 2차 코일과, 인증용 발진 신호에 응답하여 인증용 신호를 발진하는 2차측 인증용 코일을 가지는 수전 장치와 함께 사용되는 비접촉 급전 장치를 제공한다. 상기 비접촉 급전 장치는, 1개 이상의 급전 영역과, 상기 급전 영역에 대응된, 상기 송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일 및 상기 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일을 포함한다. 상기 급전 영역 내에서 상기 1차 코일의 중심 위치와 상기 1차측 인증용 코일의 중심 위치는 서로 다르다. 상기 비접촉 급전 장치는, 상기 1차 코일에서 발진된 상기 송전용 발진 신호에 기인하는 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 송전용 부하 변조 신호를 상기 1차 코일이 수신했을 때, 그 송전용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호로 변환하는 제1 포락선 검파 회로; 상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 기인하는 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 인증용 부하 변조 신호를 상기 1차측 인증용 코일이 수신했을 때, 그 인증용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호로 변환하는 제2 포락선 검파 회로; 및 상기 제1 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제1 부하 변조 신호 및 상기 제2 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제2 부하 변조 신호에 따라, 상기 급전 영역에 금속 이물질이 있는지 여부를 판정하는 시스템 제어부를 구비한다.

일례에서는, 상기 1개 이상의 급전 영역은 복수의 급전 영역이며, 상기 비접촉 급전 장치는 상기 복수의 급전 영역에 각각 대응한 복수의 여자 회로와, 상기 복수의 급전 영역에 각각 대응한 복수의 발진 회로를 구비하고, 각 여자 회로는 대응하는 급전 영역의 상기 1차 코일을 여자하여 상기 송전용 발진 신호를 송신시키는 것이며, 각 발진 회로는 대응하는 급전 영역의 상기 1차측 인증용 코일을 여자하여 상기 인증용 발진 신호를 송신시키는 것이다.

일례에서는, 상기 1차 코일은 상기 급전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고, 상기 1차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 1차측 인증용 제1 코일과 1차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 1차측 인증용 제1 코일과 상기 1차측 인증용 제2 코일은 상기 1차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고, 상기 1차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 1차 코일과 제2 1차 코일로 이루어지고, 상기 제1 1차 코일과 상기 제2 1차 코일은 상기 1차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 1차 코일은, 상기 1차측 인증용 코일이 상기 수전 장치에 가깝도록, 상기 1차측 인증용 코일의 아래쪽에 배치되어 있고, 상기 1차 코일은, 상기 1차 코일의 코일 면적보다 큰 자성체에 형성된, 위쪽으로 돌출된 코어에 권취되어 있다.

본 발명의 제3 국면은, 송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일과 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일을 구비한 비접촉 급전 장치와 함께 사용되고, 1개 이상의 수전 영역을 구비한 전기 기기에 설치된 수전 장치를 제공한다. 상기 수전 장치는 상기 수전 영역에 대응한 2차 코일 및 2차측 인증용 코일을 포함한다. 상기 2차측 인증용 코일은 상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 응답하여 상기 1차측 인증용 코일에 인증용 신호를 송신하는 것이며, 상기 2차 코일은 상기 1차 코일로부터의 송전용 발진 신호에 의해 2차 전력을 발생하는 것이며, 상기 2차 코일과 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있다. 수전 장치는, 상기 2차 코일이 수신한 상기 송전용 발진 신호로부터 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제1 변조파 신호를 생성하는 제1 변조파 신호 생성 회로; 상기 송전용 발진 신호를 상기 제1 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 송전용 부하 변조 신호를 생성하는 제1 부하 변조 신호 생성 회로; 상기 2차측 인증용 코일이 수신한 상기 인증용 발진 신호로부터 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제2 변조파 신호를 생성하는 제2 변조파 신호 생성 회로; 및 상기 인증용 발진 신호를 상기 제2 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 인증용 부하 변조 신호를 생성하는 제2 부하 변조 신호 생성 회로를 포함한다.

일례에서는, 상기 2차 코일은 상기 수전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고, 상기 2차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 2차측 인증용 제1 코일과 2차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 2차측 인증용 제1 코일과 상기 2차측 인증용 제2 코일은 상기 2차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고, 상기 2차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 2차 코일과 제2 2차 코일로 이루어지고, 상기 제1 2차 코일과 상기 제2 2차 코일은 상기 2차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다.

일례에서는, 상기 2차 코일은, 상기 2차측 인증용 코일이 상기 비접촉 급전 장치에 가깝도록, 상기 2차측 인증용 코일의 위쪽에 배치되어 있고, 상기 2차 코일은, 상기 2차 코일의 코일 면적보다 큰 자성체에 형성된, 아래쪽으로 돌출된 코어에 권취되어 있다.

본 발명의 제4 국면은, 1개 이상의 수전 영역과 수전 장치를 가진 전기 기기와 비접촉 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템을 제공한다. 상기 비접촉 급전 장치는, 1개 이상의 급전 영역과, 상기 급전 영역에 대응된, 송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일과, 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일을 포함한다. 상기 수전 장치는, 상기 수전 영역에 대응된, 상기 송전용 발진 신호에 응답하여 2차 전력을 발생하는 2차 코일과, 상기 인증용 발진 신호에 응답하여 인증 신호를 발진하는 2차측 인증용 코일을 포함한다. 상기 1차 코일과 상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있고, 상기 2차 코일과 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있다. 상기 비접촉 급전 장치는, 상기 1차 코일에서 발진된 상기 송전용 발진 신호에 기인하는 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 송전용 부하 변조 신호를 상기 1차 코일이 수신했을 때, 그 송전용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호로 변환하는 제1 포락선 검파 회로; 상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 기인하는 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 인증용 부하 변조 신호를 상기 1차측 인증용 코일이 수신했을 때, 그 인증용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호로 변환하는 제2 포락선 검파 회로; 및 상기 제1 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제1 부하 변조 신호 및 상기 제2 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제2 부하 변조 신호에 따라, 상기 급전 영역에 금속 이물질이 있는지 여부를 판정하는 시스템 제어부를 구비한다. 상기 수전 장치는, 상기 2차 코일이 수신한 상기 송전용 발진 신호로부터, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제1 변조파 신호를 생성하는 제1 변조파 신호 생성 회로; 상기 송전용 발진 신호를 상기 제1 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 상기 송전용 부하 변조 신호를 생성하는 제1 부하 변조 신호 생성 회로; 상기 2차측 인증용 코일이 수신한 상기 인증용 발진 신호로부터 제2 변조파 신호를 생성하는 제2 변조파 신호 생성 회로; 및 상기 인증용 발진 신호를 상기 제2 변조파에 의해 변조함으로써, 상기 인증용 부하 변조 신호를 생성하는 제2 부하 변조 신호 생성 회로를 포함한다.

본 발명의 다른 태양 및 이점은 본 발명의 원리에 대한 예를 나타내는 도면와 함께 이하의 기재로부터 분명해진다.

본 발명의 신규인 것으로 생각되는 특징은, 특히 첨부한 특허청구범위에서 분명해진다. 목적 및 이점을 수반하는 본 발명은, 이하에 나타낸 실시예에 대한 설명을 첨부한 도면을 참조함으로써 이해된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 비접촉 급전 시스템의 사시도이다.
도 2는 비접촉 급전 장치의 내부에 배열된 1차 코일과 1차측 인증용 코일의 모식도이다.
도 3의 (a)(b)는 자성체에 권취된 1차 코일의 단면도와 평면도이다.
도 4의 (a)(b)는 수지 기판에 고착된 1차측 인증용 코일의 단면도와 평면도이다.
도 5는 비접촉 급전 장치의 각 급전 영역에 배치된 상태의, 1차 코일과 1차측 인증용 코일의 단면도이다.
도 6의 (a)(b)는 자성체에 권취된 2차 코일의 단면도와 저면도이다.
도 7의 (a)(b)는 수지 기판에 고착된 2차측 인증용 코일의 단면도와 저면도이다.
도 8은 전기 기기의 내부에 배치된 상태의, 2차 코일과 2차측 인증용 코일의 단면도이다.
도 9의 (a)는 급전 장치의 1차 코일 및 1차측 인증용 코일과, 전기 기기의 2차 코일 및 2차측 인증용 코일이 정면으로 마주한 상태를 나타낸 단면도이고, (b)는 1차 코일의 여자에 의해 생성된 자기 회로를 모식적으로 나타낸 도면이고, (c)는 1차측 인증용 코일의 여자에 의해 생성된 자기 회로를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 급전 장치와 전기 기기의 블록도이다.
도 11은, 도 10의 전기 기기에 설치된 수전 회로의 블록도이다.
도 12는, 도 10의 전기 기기에 설치된 인증 회로의 블록도이다.
도 13은, 도 10의 급전 장치에 설치된 기본 급전 유닛 회로의 블록도이다.
도 14의 (a)는 송전용 발진 신호의 파형도이고, (b)는 송전용 부하 변조 신호의 파형도이다.
도 15의 (a)는 인증용 발진 신호의 파형도이고, (b)는 인증용 부하 변조 신호의 파형도이다.
도 16의 (a)은 아무것도 없을 때, 제1 포락선 검파 회로가 1차 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이고, (b)는 금속편이 없을 때, 제1 포락선 검파 회로가 1차 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이고, (c)는 금속편이 있을 때, 제1 포락선 검파 회로가 1차 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이다.
도 17의 (a)은 아무것도 없을 때, 제2 포락선 검파 회로가 1차측 인증용 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이고, (b)는 금속편이 없을 때, 제2 포락선 검파 회로가 1차측 인증용 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이고, (c)는 금속편이 있을 때, 제2 포락선 검파 회로가 1차측 인증용 코일로부터 취득하는 전압의 파형도이다.
도 18은 시스템 제어부의 처리 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 19의 (a)는 아무것도 탑재되어 있지 않은 상태를 나타낸 도면이고, (b)는 1차 코일의 코어와 2차 코일의 코어 사이에 금속편이 존재하는 상태를 나타낸 도면이고, (c)는 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이에 금속편이 존재하는 상태를 나타낸 도면이고, (d)는 급전 장치와 전기 기기 사이에 금속편이 존재하지 않는 상태를 나타낸 도면이다.
도 20은 제2 실시예를 설명하기 위한 급전 장치의 1차 코일 및 1차측 인증용 코일과, 전기 기기의 2차 코일 및 2차측 인증용 코일이 정면으로 마주한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 21의 (a)은 1차 코일이 여자 되었을 때의 자기 회로를 나타낸 도면이고, (b)는 1차측 인증용 코일이 여자 되었을 때의 자기 회로를 나타낸 도면이다.
도 22는 제3 실시예에서의 시스템 제어부의 처리 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 23은 다른 예를 설명하기 위한 급전 장치의 1차 코일 및 1차측 인증용 코일과, 전기 기기의 2차 코일 및 2차측 인증용 코일이 정면으로 마주한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 24는 다른 예를 설명하기 위한 단면도로서, (a)는 1차 코일이 여자 되었을 때의 자기 회로를 나타낸 도면이고, (b)는 1차측 인증용 코일이 여자 되었을 때의 자기 회로를 나타낸 도면이다.

(제1 실시예 )

이하, 본 발명의 비접촉 급전 시스템을 구체화한 제1 실시예를 도면에 따라 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 비접촉 급전 시스템은 비접촉 급전 장치(이하, 단지 급전 장치라고 함)(1)와 이 급전 장치(1)로부터 비접촉 급전되는 전기 기기(E)를 가진다. 급전 장치(1)는 사각형의 판형의 하우징(2)을 가진다. 하우징(2)의 평탄한 상면은 전기 기기(E)를 탑재하는 탑재면(3)을 형성하고 있다. 탑재면(3)에는, 복수의 사각 형상의 급전 영역(AR1)이 형성되어 있다. 제1 실시예의 탑재면(3)은 3×4의 매트릭스 형태의 급전 영역(AR1)을 구비한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 하우징(2) 내로서 급전 영역(AR1)에 대응하는 위치에, 급전 영역(AR1)에 들어가도록 1차 코일(L1)이 배치되어 있다.

각 1차 코일(L1)은 도 3의 (a)(b)에 나타낸 바와 같이, 페라이트로 이루어지는 자성체(10)에 권취된 코일을 구비한다. 자성체(10)는 급전 영역(AR1)의 윤곽에 맞추어 사각 판형으로 형성되어 있다. 자성체(10)는 코어(12)와 코어(12)를 둘러싸는 림(11)을 구비한다. 코어(12)는 위를 향한 아래를 향한 돌기이다. 코어(12)는 위쪽에서 보아 직사각형(정사각형이라도 됨)으로 되어 있다.

1차 코일(L1)은 자성체(10)의 코어(12)에 권취된다. 코어(12)에 1차 코일(L1)을 감은 자성체(10)는, 하우징(2) 내로서 각 급전 영역(AR1)에 대응하는 위치에 배치된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 각 자성체(10)의 위쪽에는, 1차측 인증용 코일(A1)이 배치되어 있다.

도 4의 (a)(b)에 나타낸 바와 같이, 1차측 인증용 코일(A1)은, 비자성체 수지 재료로 이루어지는 수지 기판(B1)에 접착제에 의해 고착된, 1차측 인증용 제1 코일(A1a)과 1차측 인증용 제2 코일(A1b)로 구성되어 있다.

1차측 인증용 제1 코일(A1a) 및 1차측 인증용 제2 코일(A1b)은 비자성 수지제의 제1 코어(C1a) 및 1차측 제2 코어(C1b)에 각각 권취되어 있다. 급전 영역(AR1)마다 제1 코일(A1a) 및 제2 코일(A1b)이 배치된다. 제1 실시예에서는, 제1 코일(A1a) 및 제2 코일(A1b)은 위쪽에서 보아 서로 겹치지 않고, 바람직하게는, 수평 방향으로 이격되어, 각 급전 영역(AR1)의 좌측 절반 영역과 우측 절반 영역에 각각 배치되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 수지 기판(B1)은 대응하는 자성체(10)의 위쪽에 고정되어 있다. 이때, 1차 코일(L1)은 급전 영역(AR1)의 중앙부에 배치된다. 1차 인증용 제1 코일(A1a)과 1차측 인증용 제2 코일(A1b)은 급전 영역(AR1)의 중앙을 사이에 두고 대칭 위치에 배치된다.

1차측 인증용 제1 코일(A1a)과 1차측 인증용 제2 코일(A1b)은 직렬로 접속되어 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

하우징(2) 내로서 급전 영역(AR1)을 제외한 위치에는, 급전 영역(AR1)마다, 즉 1차 코일(L1)(1차측 인증용 코일(A1))마다 설치된 기본 급전 유닛 회로(6)와, 기본 급전 유닛 회로(6)를 통괄 제어하는 시스템 제어부(52) 및 이들에 구동 전원을 공급하는 전원 회로(51)가 회로 기판에 실장되어 있다. 각 기본 급전 유닛 회로(6)는, 대응하는 1차 코일(L1)을 단독으로 또는 다른 1차 코일(L1)과 협동하여 여자하고, 대응하는 급전 영역(AR1)에 탑재된 전기 기기(E)에 비접촉으로 급전을 행한다.

또, 기본 급전 유닛 회로(6)는, 대응하는 1차측 인증용 코일(A1)을 여자하고, 탑재면(3)에 탑재한 전기 기기(E) 사이에서 무선 통신에 의해 인증용 데이터를 포함하는 다양한 데이터의 교환을 행하고, 또, 급전 영역(AR1)에 탑재된 금속 이물질을 검출한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 전기 기기(E)의 하우징(5)의 하면에는, 수전 영역(AR2)이 형성되어 있다. 하우징(5) 내에 2차 코일(L2)이 수용되어 있다. 2차 코일(L2)은 급전 영역(AR1)마다 설치한 1차 코일(L1)과 동일 형상으로 형성되어 있다.

2차 코일(L2)은, 도 6의 (a)(b)에 나타낸 바와 같이, 페라이트로 이루어지는 자성체(20)에 권취되어 있다. 제1 실시예에서는, 자성체(20)는 수전 영역(AR2)의 윤곽에 맞추어 사각 판형으로 형성되어 있다. 자성체(20)는 코어(22)와 그 코어(22)를 둘러싸는 림(21)을 구비한다. 코어(22)는 아래를 향한 돌기이다. 코어(22)는, 아래쪽에서 보아 직사각형(정사각형이라도 됨)으로 되어 있다. 2차 코일(L2)은 자성체(20)와 함께, 전기 기기(E)의 하우징(5) 내에 배치된다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 자성체(20) 아래쪽에는, 2차측 인증용 코일(A2)이 배치되어 있다. 도 7의 (a)(b)에 나타낸 바와 같이, 2차측 인증용 코일(A2)은, 비자성 수지제의 수지 기판(SB2)에 고착된, 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)로 구성되어 있다.

2차측 인증용 제1 코일(A2a) 및 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은 비자성 수지제의 2차측 제1 코어(C2a) 및 2차측 제2 코어(C2b)에 각각 권취되어 있다. 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은 수지 기판(SB2)에 접착제에 의해 고착되어 있다. 제1 실시예에서는, 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은 아래쪽에서 보아 서로 겹치지 않고, 바람직하게는 수평 방향으로 이격되어, 수전 영역(AR2)의 좌측 절반 영역과 우측 절반 영역에 각각 배치되어 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 수지 기판(SB2)을 자성체(20)의 아래쪽에 고정했을 때, 2차 코일(L2)은 수전 영역(AR2)의 중앙부에 배치된다. 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은 수전 영역(AR2)의 중앙을 사이에 두고 대칭 위치에 배치된다.

2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은 직렬로 접속되어 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

도시한 예에서는, 2차 코일(L2)은 1차 코일(L1)과 동일 형상을 하고 있다. 또, 2차측 인증용 제1 코일(A2a) 및 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은, 급전 장치(1)의 급전 영역(AR1)마다 설치한 1차측 인증용 제1 코일(A1a) 및 1차측 인증용 제2 코일(A1b)과 각각 동일 형상으로 형성되어 있다.

도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전기 기기(E)의 수전 영역(AR2)과 급전 장치(1)의 급전 영역(AR1)이 서로 대향하면, 1차 코일(L1)의 중심 또는 코어(12)와 2차 코일(L2)의 중심 또는 코어(22)가 일치한다. 또, 1차측 인증용 제1 코일(A1a)의 제1 코어(C1a)와 2차측 인증용 제1 코일(A2a)의 제1 코어(C2a)가 일치한다. 또한, 1차측 인증용 제2 코일(A1b)의 제2 코어(C1b)와 2차측 인증용 제2 코일(A2b)의 제2 코어(C2b)가 일치한다.

수전 영역(AR2)과 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차 코일(L1)을 여자하면, 도 9의 (b)에 나타낸 자기 회로(Φa)가 형성된다. 또, 수전 영역(AR2)와 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차측 인증용 코일(A1)을 여자하면, 도 9의 (c)에 나타낸 자기 회로(Φb)가 형성된다.

다음에, 급전 장치(1)와 전기 기기(E)의 전기 회로와 제어를 도 10에 따라 설명한다.

전기 기기(E)는 수전 장치와 부하(Z)를 포함한다. 도 10의 예에서는, 수전 장치는 수전 회로(30), 인증 회로(40), 2차 코일(L2), 및 2차측 인증용 코일(A2)을 가진다. 수전 회로(30)는 2차 코일(L2)과 접속되어 있다. 급전 장치(1)로부터의 송전용 발진 신호(Φ1)(도 14의 (a) 참조)를 받은 2차 코일(L2)은, 전자 유도에 의해 2차 전력을 생성한다. 인증 회로(40)는 2차측 인증용 코일(A2)과 접속되어 있다. 인증 회로(40)는 급전 장치(1)로부터의 인증용 발진 신호(Φ2)(도 15의 (a) 참조)를 2차측 인증용 코일(A2)을 통하여 수신한다.

수전 회로(30)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 정류 회로(31), DC/DC 변환기 회로(32), 제1 멀티바이브레이터(33), 제1 부하 변조 회로(34), 2차측 마이크로컴퓨터(35)를 가진다.

제1 정류 회로(31)는 2차 코일(L2)과 접속되어 있다. 제1 정류 회로(31)는 2차 코일(L2)의 2차 전력을 리플이 없는 직류 전압으로 변환한다. 그리고, 송전용 발진 신호(Φ1)는, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 일정한 진폭값 및 일정한 주파수를 가지는 정현파이다.

DC/DC 변환기 회로(32)는 제1 정류 회로(31)에 의해 생성된 직류 전압을 원하는 전압으로 DC/DC 변환하고, 그 DC/DC 변환한 직류 전압을 전기 기기(E)의 부하(Z)에 공급한다. 여기서, 부하(Z)는 2차 코일(L2)의 2차 전력으로 구동하는 기기이면 된다. 예를 들면, DC/DC 변환한 직류 전원을 사용하여 상기 부하(Z)를 탑재면(3) 상에서 구동하는 기기이거나 2차 전력을 그대로 교류 전원으로서 사용하여 상기 부하(Z)를 탑재면(3) 상에서 구동하는 기기이어도 된다. 또, DC/DC 변환한 직류 전원을 사용하여 내장하는 충전지(2차 전지)를 충전하는 기기라도 된다.

제1 정류 회로(31)에 의해 생성한 직류 전압은, 제1 멀티바이브레이터(33)와 2차측 마이크로컴퓨터(35)에 구동 전원으로서 공급된다. 제1 멀티바이브레이터(33)는 공지의 무안정 멀티바이브레이터에 의해 구성된다. 제1 멀티바이브레이터(33)는 2차측 마이크로컴퓨터(35)로부터 공급되는 제어 신호에 따라 발진 동작하고, 제1 온·오프 신호(MP1)를 제1 부하 변조 회로(34)에 공급한다.

제1 부하 변조 회로(34)의 출력 단자는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 2차 코일(L2)의 일단에 접속되어 있다. 제1 부하 변조 회로(34)는, 제1 온·오프 신호(MP1)가 온을 지시할 때, 2차 코일(L2)의 상기 일단을 제1 부하 변조 회로(34) 내에 설치한 저항(도시하지 않음)을 통하여 접지에 접속한다. 제1 부하 변조 회로(34)는, 제1 온·오프 신호(MP1)가 오프를 지시할 때, 2차 코일(L2)의 상기 일단을 접지와 비접속 상태로 한다.

따라서, 2차 코일(L2)의 상기 일단이 제1 부하 변조 회로(34)의 저항을 통하여 접지에 접속될 때, 제1 정류 회로(31)에 흘러드는 전류의 일부가 접지에 흐른다. 반대로, 2차 코일(L2)의 상기 일단이 접지에 대하여 제1 부하 변조 회로(34)에 의해 비접속되어 있을 때, 2차 코일(L2)로부터의 전류가 모두 제1 정류 회로(31)에 흐른다.

그 결과, 송전용 발진 신호(Φ1)에 따라 2차 코일(L2)의 양(兩)단자 사이를 흐르는 2차 전류는, 제1 온·오프 신호(MP1)에 따라 변화한다. 이 2차 전류의 변화에 의해, 2차 코일(L2)이 생성하는 자속은 변화한다. 그 변화된 자속은 전자 유도에 의해 1차 코일(L1)의 1차 전류를 변화시킨다.

즉, 제1 온·오프 신호(MP1)에 의해, 2차 코일(L2)의 양단자 사이를 흐르는 전류(송전용 발진 신호(Φ1)에 근거한 전류)는, 도 14의 (b)에 나타낸 송전용 부하 변조 신호(Φm1)에 진폭 변조(부하 변조)된다. 그 송전용 부하 변조 신호(Φm1)는 2차 코일(L2)로부터 1차 코일(L1)에 송신된다.

다시말해, 2차 코일(L2)이 수신한 송전용 발진 신호(Φ1)는 캐리어 신호로서 기능한다. 제1 부하 변조 회로(34)는 그 캐리어 신호(송전용 발진 신호(Φ1))의 진폭을 제1 온·오프 신호(MP1)에 따라 변조함으로써, 도 14의 (b)에 나타낸 송전용 부하 변조 신호(Φm1)를 생성한다.

인증 회로(40)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 정류 회로(41), 제2 멀티바이브레이터(42) 및 제2 부하 변조 회로(43)를 가진다.

제2 정류 회로(41)는 2차측 인증용 코일(A2)과 접속되어 있다. 급전 장치(1)의 1차측 인증용 코일(A1)로부터의 인증용 발진 신호(Φ2)를 받은 2차측 인증용 코일(A2)은, 전자 유도에 의해 2차 전력을 생성한다. 제2 정류 회로(41)는 2차측 인증용 코일(A2)의 2차 전력을 리플이 없는 직류 전압으로 변환한다. 그리고, 인증용 발진 신호(Φ2)는, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이 일정한 진폭값 및 일정한 주파수를 가지는 정현파이다.

제2 멀티바이브레이터(42)는 공지의 무안정 멀티바이브레이터에 의해 구성되며, 제2 정류 회로(41)에 의해 생성한 직류 전압이 구동 전원으로서 인가된다. 제2 멀티바이브레이터(42)는 제2 정류 회로(41)로부터의 직류 전압이 인가되면, 발진 동작하고, 제2 온·오프 신호(MP2)를 제2 부하 변조 회로(43)에 공급한다.

제2 부하 변조 회로(43)의 출력 단자는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 2차측 인증용 코일(A2)의 일단에 접속되어 있다. 제2 부하 변조 회로(43)는, 제2 온·오프 신호(MP2)가 온을 지시할 때, 2차측 인증용 코일(A2)의 상기 일단을 제2 부하 변조 회로(43) 내에 설치한 저항(도시하지 않음)을 통하여 접지에 접속한다. 제2 부하 변조 회로(43)는, 제2 온·오프 신호(MP2)가 오프를 지시할 때, 2차측 인증용 코일(A2)의 상기 일단을 접지와 비접속 상태로 한다.

따라서, 2차측 인증용 코일(A2)의 상기 일단이 제2 부하 변조 회로(43)의 저항을 통하여 접지에 접속될 때, 제2 정류 회로(41)에 흘러드는 전류의 일부가 접지에 흐른다. 반대로, 2차측 인증용 코일(A2)의 상기 일단이 접지에 대하여 제2 부하 변조 회로(43)에 의해 비접속되어 있을 때, 2차측 인증용 코일(A2)로부터의 전류가 모두 제2 정류 회로(41)에 흐른다.

그 결과, 인증용 발진 신호(Φ2)에 따라 2차측 인증용 코일(A2)의 양단자 사이를 흐르는 2차 전류는, 제2 온·오프 신호(MP2)에 의해 변화한다. 이 2차 전류의 변화에 의해, 2차측 인증용 코일(A2)이 생성하는 자속은 변화한다. 그 변화된 자속은 전자 유도에 의해 1차측 인증용 코일(A1)의 1차 전류를 변화시킨다.

즉, 제2 온·오프 신호(MP2)에 의해, 2차측 인증용 코일(A2)의 양단자 사이를 흐르는 전류(인증용 발진 신호(Φ2)에 근거함)는, 도 15의 (b)에 나타낸 인증용 부하 변조 신호(Φm2)에 진폭 변조(부하 변조)된다. 그 인증용 부하 변조 신호(Φm2)는 2차측 인증용 코일(A2)로부터 1차측 인증용 코일(A1)에 송신된다.

다시말해, 2차측 인증용 코일(A2)이 수신하는 인증용 발진 신호(Φ2)는 캐리어 신호로서 기능한다. 제2 부하 변조 회로(43)는 그 캐리어 신호(인증용 발진 신호(Φ2))의 진폭을 제2 온·오프 신호(MP2)에 따라 변조함으로써, 도 15의 (b)에 나타낸 인증용 부하 변조 신호(Φm2)를 생성한다.

다음에, 급전 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 급전 장치(1)는 공통 유닛(50)과 기본 유닛(60)을 가진다.

공통 유닛(50)은 전원 회로(51), 기본 유닛(60)을 통괄 제어하는 시스템 제어부(52)를 구비한다. 전원 회로(51)는 정류 회로 및 DC/DC 변환기를 가지고, 외부로부터 공급되는 상용 전원을 정류 회로에 의해 정류한다. 전원 회로(51)는 정류한 직류 전압을 DC/DC 변환기에 의해 원하는 전압으로 변환한 후, 그 직류 전압을 구동 전원으로서 시스템 제어부(52) 및 기본 유닛(60)에 공급한다. 시스템 제어부(52)는 마이크로컴퓨터로 이루어지고, 기본 유닛(60)을 통괄 제어한다.

기본 유닛(60)은 각 급전 영역(AR1)(각 1차 코일(L1))에 대하여 설치된 복수의 기본 급전 유닛 회로(6)로 구성되어 있다. 각 기본 급전 유닛 회로(6)는 시스템 제어부(52)와의 사이에서 데이터의 교환을 행하고, 시스템 제어부(52)에 의해 제어되고 있다.

각 기본 급전 유닛 회로(6)는 그 회로 구성이 동일하므로 설명의 편의상, 1개의 기본 급전 유닛 회로(6)에 대하여 도 13에 따라 설명한다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 기본 급전 유닛 회로(6)는 1차 코일 구동 제어 회로(61), 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62), 제1 포락선 검파 회로(63) 및 제2 포락선 검파 회로(64)를 가진다.

1차 코일 구동 제어 회로(61)는 1차 코일(L1)과 접속되어 있다. 1차 코일 구동 제어 회로(61)는 시스템 제어부(52)로부터의 제1 여자 제어 신호(CT1)를 입력하고, 제1 여자 제어 신호(CT1)에 따라 1차 코일(L1)을 구동 여자한다.

1차 코일 구동 제어 회로(61)는, 제1 실시예에서는 풀 브리지 회로를 포함한다. 1차 코일 구동 제어 회로(61)는 시스템 제어부(52)로부터의 제1 여자 제어 신호(CT1)에 따라 1차 코일(L1)을 미리 정한 주파수(예를 들면, 140 kHz)로 구동 여자시켜, 1차 코일(L1)로부터 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진시킨다.

1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는 1차측 인증용 코일(A1)과 접속되어 있다. 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는 시스템 제어부(52)로부터의 제2 여자 제어 신호(CT2)를 입력하고, 제2 여자 제어 신호(CT2)에 따라 1차측 인증용 코일(A1)을 구동 여자한다.

1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는, 제1 실시예에서는 콜피츠 발진 회로를 포함한다. 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는 시스템 제어부(52)로부터의 제2 여자 제어 신호(CT2)에 따라 1차측 인증용 코일(A1)을 미리 정한 주파수(예를 들면, 2∼3MHz)로 구동 여자시켜, 이 1차측 인증용 코일(A1)로부터 인증용 발진 신호(Φ2)를 발진시킨다. 즉, 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는 송전용 발진 신호(Φ1)보다 높은 주파수의 인증용 발진 신호(Φ2)를 1차측 인증용 코일(A1)로부터 송신한다.

제1 포락선 검파 회로(63)는 1차 코일(L1)에 접속되어 있다. 제1 포락선 검파 회로(63)는 1차 코일(L1)에 흐르는 전류를 검출하고, 그 검출한 전류를 제1 전압 신호(Vx1)(도 16의 (a)(b)(c) 참조)로 변환한다. 제1 포락선 검파 회로(63)는 그 제1 전압 신호(Vx1)를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호(Ve1)를 생성하고, 그 신호(Ve1)를 시스템 제어부(52)에 공급한다.

여기서, 탑재면(3)(급전 영역(AR1))에 아무 물체도 탑재되어 있지 않은 때, 급전 장치(1)(1차 코일(L1))와 전기 기기(E)(2차 코일(L2))의 자기 결합이 없다. 1차 코일(L1)은, 기기(E)(2차 코일(L2))의 자속의 영향을 받지 않으므로, 도 14의 (a)에 나타낸 송전용 발진 신호(Φ1)이 1차 코일(L1)로부터 송신된다.

이때, 제1 포락선 검파 회로(63)가 취득하는 제1 전압 신호(Vx1)는, 송전용 발진 신호(Φ1)의 파형에 대응하는, 도 16의 (a)에 나타낸 정현파가 된다. 탑재면(3)(급전 영역(AR1))에 물체가 탑재되어 있지 않은 때, 제1 전압 신호(Vx1)의 진폭은 최대가 된다.

탑재면(3)에 전기 기기(E)(및/또는 금속편(M))가 탑재된 때, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)(및/또는 1차 코일(L1)과 금속편(M))이 자기 결합한다. 1차 코일(L1)에서 본 임피던스는 자기 결합에 따라 커진다.

이때, 1차 코일(L1)은, 2차 코일(L2)로부터 송전용 부하 변조 신호(Φm1)(도 14(b)를 수신하므로, 제1 포락선 검파 회로(63)가 취득하는 제1 전압 신호(Vx1)는, 도 16의 (b) 또는 (c)에 나타낸, 송전용 부하 변조 신호(Φm1)의 파형에 대응하는 파형으로 변화한다.

예를 들면, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에 금속편(M)이 없는 경우에는, 제1 전압 신호(Vx1)는 도 16의 (b)에 나타낸 파형으로 변화한다. 한편, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에 금속편(M)이 있는 경우에는, 제1 전압 신호(Vx1)는 도 16의 (c)에 나타낸 파형으로 변화한다.

도 16의 (b)의 제1 전압 신호(Vx1)와 도 16의 (c)의 제1 전압 신호(Vx1)에는, 2차 코일(L2)로부터의 송전용 부하 변조 신호(Φm1)의 파형에 대응하는, 비교적 큰 진폭이 계속되는 기간(하이 레벨 기간)과 비교적 작은 진폭이 계속되는 기간(로우 레벨 기간)이 생긴다.

예를 들면, 도 16의 (b)의 제1 전압 신호(Vx1)는, 하이 레벨 기간의 진폭값( Va1)과 로우 레벨 기간의 진폭값(Va2)의 차(Δta)를 가진다. 도 16의 (c)의 제1 전압 신호(Vx1)는, 하이 레벨 기간의 진폭값(Vb1)과 로우 레벨 기간의 진폭값(Vb2)의 차(Δtb)를 가진다. 차 Δta가 차 Δtb보다 크다. 즉, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에, 금속편(M)이 있는 경우 쪽이, 금속편(M)이 없는 경우에 비해 제1 전압 신호(Vx1)의 하이 레벨 기간과 로우 레벨 기간의 진폭차는 작다(Δtb＜Δta).

이것은, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에 존재하는 금속편(M)이 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 자기 결합을 약하게 하기 때문에, 1차 코일(L1)은 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 쉽게 받지 않으므로, 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 크게 받고 있던 로우 레벨 기간의 진폭의 변화량이, 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 그다지 받지 않는 하이 레벨 기간의 진폭의 변화량보다 커지기 때문이다.

제1 포락선 검파 회로(63)는 1차 코일(L1)에 흐르는 전류에 대응하는 제1 전압 신호(Vx1)를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호(Ve1)로 변환하고, 그 신호(Ve1)를 시스템 제어부(52)에 공급한다.

제2 포락선 검파 회로(64)는 1차측 인증용 코일(A1)에 접속되어 있다. 제2 포락선 검파 회로(64)는 1차측 인증용 코일(A1)에 흐르는 전류를 검출하고, 그 검출 전류를 제2 전압 신호(Vx2)(도 17 참조)로 변환한다. 제2 포락선 검파 회로(64)는 그 제2 전압 신호(Vx2)를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호(Ve2)로 변환하고, 그 신호(Ve2)를 시스템 제어부(52)에 공급한다.

탑재면(3)(급전 영역(AR1))에 아무런 물체도 탑재되어 있지 않은 때, 1차측 인증용 코일(A1)은 전기 기기(E)(2차 코일(L2))의 자속의 영향을 받지 않으므로, 도 15의 (a)에 나타낸 인증용 발진 신호(Φ2)가 1차측 인증용 코일(A1)로부터 송신된다.

이때, 제2 포락선 검파 회로(64)가 취득하는 제2 전압 신호(Vx2)는, 인증용 발진 신호(Φ2)의 파형에 대응하는, 도 17의 (a)에 나타낸 정현파가 된다. 탑재면(3)(급전 영역(AR1))에 물체가 탑재되어 있지 않은 때, 제2 전압 신호(Vx2)의 진폭은 최대가 된다.

탑재면(3)에 전기 기기(E)(및/또는 금속편(M))이 탑재된 때, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2)(및/또는 1차측 인증용 코일(A1)과 금속편(M))이 자기 결합한다. 1차측 인증용 코일(A1)에서 본 임피던스는 축결합에 따라 커진다.

이때, 1차측 인증용 코일(A1)은, 2차측 인증용 코일(A2)로부터 인증용 부하 변조 신호(Φm2)(도 15의 (b))를 수신하므로, 제2 포락선 검파 회로(64)가 취득하는 제2 전압 신호(Vx2)는, 도 17의 (b) 또는 (c)에 나타낸, 인증용 부하 변조 신호(Φm2)의 파형에 대응하는 파형으로 변화한다.

예를 들면, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속편(M)이 없는 경우에는, 제2 전압 신호(Vx2)는 도 17의 (b)에 나타낸 파형으로 변화한다. 한편, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속편(M)이 있는 경우에는, 제2 전압 신호(Vx2)는 도 17의 (c)에 나타낸 파형으로 변화한다.

도 17의 (b)의 제2 전압 신호(Vx2)와 도 17의 (c)의 제2 전압 신호(Vx2)에는, 2차측 인증용 코일(A2)로부터의 인증용 부하 변조 신호(Φm2)의 파형에 대응하는, 비교적 큰 진폭이 계속되는 기간(하이 레벨 기간)과 비교적 작은 진폭이 계속되는 기간(로우 레벨 기간)이 생긴다.

예를 들면, 도 17의 (b)의 제2 전압 신호(Vx2)는, 하이 레벨 기간의 진폭값(Vc)과 로우 레벨 기간의 진폭값(Vc2)의 차(Δtc)를 가진다. 도 17의 (c)의 제2 전압 신호(Vx2)는, 하이 레벨 기간의 진폭값(Vd1)와 로우 레벨 기간의 진폭값(Vd2)의 차(Δtd)를 가진다. 차 Δtc가 차 Δtd보다 크다. 즉, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속편(M)이 있는 경우 쪽이, 금속편(M)이 없는 경우에 비해 제2 전압 신호(Vx2)의 하이 레벨 기간과 로우 레벨 기간과의 진폭차가 작아진다(Δtd＜Δtc).

이것은, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 존재하는 금속편(M)이 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2)의 자기 결합을 약하게 하기 때문에, 1차측 인증용 코일(A1)은 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 쉽게 받지 않으므로, 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 크게 받고 있던 로우 레벨 기간의 진폭의 변화량이 전기 기기(E)의 임피던스의 영향을 그다지 받고 있지 않은 하이 레벨 기간의 진폭의 변화량보다 커지기 때문이다.

제2 포락선 검파 회로(64)는 1차측 인증용 코일(A1)에 흐르는 전류를 제2 전압 신호(Vx2)로 변환하고, 그 제2 전압 신호(Vx2)를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호(Ve2)를 생성하고, 그 신호(Ve2)를 시스템 제어부(52)에 공급한다.

시스템 제어부(52)는 제1 및 제2 포락선 검파 회로(63, 64)로부터 공급되는 제1 및 제2 부하 변조 신호(Ve1, Ve2)를 A/D 변환하는 A/D변환 회로를 가진다.

시스템 제어부(52)는 A/D 변환한 제1 및 제2 부하 변조 신호(Ve1, Ve2)에 따라, 비접촉 급전 장치의 탑재면(3)에 전기 기기(E)가 있는지 여부 및 금속편(M)이 있는지 여부를 판정한다.

다음에, 비접촉 급전 시스템의 작용을 설명한다. 도 18의 흐름도는 급전 장치(1)에 설치한 시스템 제어부(52)의 처리 동작을 나타낸다.

도시하지 않은 전원 스위치가 온되어 전원 회로(51)에 상용 전원이 공급되면, 전원 회로(51)는 직류 전압을 구동 전원으로서 시스템 제어부(52) 및 각 기본 급전 유닛 회로(6)에 공급한다.

시스템 제어부(52)는, 기본 급전 유닛 회로(6)의 1차 코일 구동 제어 회로(61)에 제1 여자 제어 신호(CT1)를 차례로 공급하여, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1)을 차례대로 일정기간씩 여자하여 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진시킨다(단계 S1-1).

송전용 발진 신호(Φ1)가 발진되었을 때, 시스템 제어부(52)는 대응하는 제1 포락선 검파 회로(63)로부터 공급되는 제1 부하 변조 신호(Ve1)를 차례로 A/D 변환한다(단계 S1-2).

시스템 제어부(52)는, A/D 변환된 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 진폭값(하이 레벨 기간의 진폭(Vh1))이 미리 정한 기준 진폭(Vk1)보다 큰지를 판정한다(단계 S1-3). 예를 들면, 미리 정한 기준 진폭(Vk1)은 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 아무것도 탑재되어 있지 않은 때의 송전용 발진 신호(Φ1)에 대응한다, 즉 도 16의 (a)에 나타낸 제1 전압 신호(Vx1)의 진폭에 대응하는 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 진폭값(하이 레벨 값)이다. 이 기준 진폭(Vk1)는, 미리 실험 등으로 구할 수 있다. 기준 진폭(Vk1)은 시스템 제어부(52)에 내장된 메모리에 기억되어 있다.

시스템 제어부(52)는 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 진폭값(Vh1)이 기준 진폭(Vk1)보다 크다고 판정하면(단계 S1-3에서 YES), 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같이, 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 전기 기기(E)가 탑재되어 있지 않다고 판정한다(단계 S1-4).

그 후, 시스템 제어부(52)는, 전원 스위치가 오프되었는지 여부를 체크한다(단계 S1-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S1-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는 단계 S1-1로 복귀하고, 단계 S1-1∼단계 S1-5의 동작을 반복하고, 전기 기기(E)의 탑재를 기다린다. 즉, 시스템 제어부(52)는, 전원 스위치가 오프될 때까지, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1)을 차례대로 간헐 여자하여 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진하고, 급전할 전기 기기(E)가 탑재되기를 기다린다.

한편, 시스템 제어부(52)는, 진폭값(Vh1)이 기준 진폭(Vk1) 이하라고 판정했을 때(단계 S1-3에서 NO), 도 19의 (b), (c), (d)에 나타낸 바와 같이, 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 어떠한 물체(전기 기기(E) 및 또는 금속편(M))가 존재한다고 판단하여 단계 1-6으로 이행한다.

단계 1-6에서, 시스템 제어부(52)는 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 하이 레벨 기간과 로우 레벨 기간의 진폭으로부터 진폭차(Δtx1)를 구하고, 그 진폭차(Δtx1)가 미리 정한 기준차(Δtk1)보다 작은지 여부를 판정한다.

예를 들면, 이 기준차(Δtk1)는, 1차 코일(L1) 및 코어(12)와, 2차 코일(L2) 및 코어(22) 사이에 금속편(M)이 존재할 때의, 즉 도 16의 (c)에 나타낸 제1 전압 신호(Vx1)의 진폭차(Δtb)에 대응하는 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 진폭차이다. 이 기준차(Δtk1)는 미리 실험 등으로 구할 수 있다. 기준차(Δtk1)는 시스템 제어부(52)에 내장된 메모리에 기억되어 있다.

기준차(Δtk1)보다 작은 진폭차(Δtx1)는 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 금속편(M)이 존재하지 않는 것을 의미한다. 반대로, 기준차(Δtk1) 이상의 진폭차(Δtx1)는 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 금속편(M)이 존재하고 있는 것을 의미한다.

시스템 제어부(52)는, 진폭차(Δtx1)가 기준차(Δtk1)보다 작다고 판정하면(단계 S1-6에서 YES), 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 1차 코일(L1) 및 코어(12) 상에 금속편(M)이 존재하고 있다고 판정하고(단계 S1-7), 전원 스위치가 오프되었는지 여부를 체크한다(단계 S1-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S1-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는 단계 S1-1로 복귀하고, 단계 S1-1∼S1-3, S1-6, S1-7, S1-5의 동작을 반복하고, 금속편(M)이 제거되고 전기 기기(E)가 탑재면(3)에 탑재되기를 기다린다. 즉, 시스템 제어부(52)는, 전원 스위치가 오프될 때까지, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1)을 차례대로 간헐 여자하여 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진하고, 전기 기기(E)가 탑재되기를 기다린다.

그리고, 금속편(M)이 존재하는 상태에서, 1차 코일(L1)은 차례대로 간헐 여자 되지만, 간헐 여자 구동은 금속편(M)의 온도를 거의 또는 전혀 상승시키지 않도록 결정되어 있다.

진폭차(Δtx1)가 기준차(Δtk1) 이상이라고 판정하면(단계 S1-6에서 NO), 시스템 제어부(52)는 1차 코일(L1) 및 코어(12)와 2차 코일(L2) 및 코어(22) 사이에 금속편(M)이 존재하지 않는다고 판정한다.

다음에, 시스템 제어부(52)는, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같이, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속편(M)이 존재하는지 여부를 조사한다. 시스템 제어부(52)는 각 기본 급전 유닛 회로(6)의 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)에 제2 여자 제어 신호(CT2)를 차례로 공급하여, 급전 영역(AR1)의 1차측 인증용 코일(A1)을 차례대로 일정기간 여자하여 인증용 발진 신호(Φ2)를 발진시킨다(단계 S1-8).

인증용 발진 신호(Φ2)가 발진되었을 때, 시스템 제어부(52)는 대응하는 제2 포락선 검파 회로(64)로부터 공급되는 제2 부하 변조 신호(Ve2)를 차례로 A/D 변환한다(단계 S1-9).

시스템 제어부(52)는, A/D 변환한 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 하이 레벨값과 로우 레벨 값의 차(Δtx2)를 구하고, 그 차(Δtx2)가 미리 정한 기준차(Δtk2)보다 작은지 여부를 판정한다(단계 S1-10). 예를 들면, 이 기준차(Δtk2)는, 도 17의 (c)에 나타낸 제2 전압 신호(Vx2)의 차(Δtd)에 대응하는 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 차이다. 이 기준차(Δtk2)는 미리 실험 등으로 구해진다. 기준차(Δtk2)는 시스템 제어부(52)에 내장된 메모리에 기억되어 있다.

기준차(Δtk2)보다 작은 차(Δtx2)는, 1차측 인증용 코일(A1)(A1a, A1b)의 1차측 제1 코어(C1a) 및 1차측 제2 코어(C1b) 상에 금속편(M)이 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 반대로, 기준차(Δtk2) 이상의 차(Δtx2)는, 1차측 인증용 코일(A1)(A1a, A1b)의 1차측 제1 코어(C1a) 및 1차측 제2 코어(C1b) 상에 금속편(M)이 존재하지 않는다는 것을 의미한다.

시스템 제어부(52)는, 차(Δtx2)가 기준차(Δtk2)보다 작다고 판정하면(단계 S1-10에서 YES), 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같이, 1차측 제1 코어(C1a) 또는 1차측 제2 코어(C1b) 상에 금속편(M)이 존재한다고 판정하고(단계 S1-11), 전원 스위치가 오프되었는지 여부를 체크한다(단계 S1-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S1-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는, 단계 S1-1로 복귀하고, 단계 S1-1∼S1-3, S1-6, S1-8∼S1-11, S1-5의 동작을 반복하고, 전기 기기(E)의 탑재를 기다린다. 즉, 시스템 제어부(52)는, 전원 스위치가 오프될 때까지, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1) 및 1차측 인증용 코일(A1)을 차례대로 간헐 여자하여, 금속편(M)이 제거되고, 급전하는 전기 기기(E)가 탑재되기를 기다린다.

그리고, 금속편(M)이 존재하는 상태에서, 1차측 인증용 코일(A1)은 차례대로 간헐 여자되지만, 이 간헐 여자 구동은 금속편(M)의 온도를 거의 또는 전혀 상승시키지 않도록 결정되어 있다.

단계 1-10에서, 차(Δtx2)가 기준차(Δtk2) 이상이라고 판정하면(단계 S1-10에서 NO), 시스템 제어부(52)는, 도 19의 (d)에 나타낸 바와 같이, 1차측 인증용 코일(A1)(A1a, A1b)과 2차측 인증용 코일(A2)(A2a, A2b) 사이에 금속편(M)이 존재하지 않는다고 판정한다(단계 S1-12).

이렇게 하여, 1차 코일(L1) 및 코어(12)과 2차 코일(L2) 및 코어(22) 사이에도, 1차측 인증용 코일(A1)(A1a, A1b)과 2차측 인증용 코일(A2)(A2a, A2b) 사이에도 금속편(M)이 존재하지 않는 경우, 시스템 제어부(52)는 기기 인증 처리를 행한다.

또한, 시스템 제어부(52)에 의한 기기 인증 처리는, 각 1차측 인증용 코일(A1)에서 인증용 발진 신호(Φ2)를 차례로 발진시킨다. 시스템 제어부(52)는 제2 포락선 검파 회로(64)로부터 취득하는 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 파형에 의해, 급전 가능한 전기 기기(E)인지 여부를 판단한다.

인증이 성립했을 때, 시스템 제어부(52)는, 그 급전 가능한 전기 기기(E)가 탑재된 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1)을 여자하여 그 전기 기기(E)에 대하여 급전을 행한다.

다음에, 제1 실시예의 효과를 기재한다.

(1) 제1 실시예에 의하면, 급전 장치(1)의 급전 영역(AR1)에는, 1차 코일(L1)과 1차측 인증용 코일(A1)(A1a, A1b)이 상이한 위치에 배치되어 있다. 전기 기기(E)의 수전 영역(AR2)에는, 2차 코일(L2)과 2차측 인증용 코일(A2)(A2a, A2b)이 상이한 위치에 배치되어 있다. 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이, 및 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에서, 금속편(M)의 검출이 행해진다. 따라서, 각 급전 영역(AR1)에서의 금속 이물질의 검출 가능한 면적이 증가하고, 또, 급전 영역(AR1)에서의 작은 금속 이물질의 검출 정밀도가 향상된다.

(2) 제1 실시예에 의하면, 1차측 인증용 코일(A1)로서 기능하는 1차측 인증용 제1 코일(A1a)과 1차측 인증용 제2 코일(A1b)은, 급전 영역(AR1)의 중앙 위치에 배치된 1차 코일(L1)을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있다. 또, 2차측 인증용 코일(A2)로서 기능하는 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은, 수전 영역(AR2)의 중앙 위치에 배치된 2차 코일(L2)을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치하였다. 따라서, 1차측 인증용 코일(A1)의 수가 증가한 만큼, 각 급전 영역(AR1)에서의 금속 이물질의 검출 가능한 면적이 증가하고, 또, 급전 영역(AR1)에서의 작은 금속 이물질의 검출 정밀도가 향상된다.

또한, 1차 코일(L1)을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치된 1차측 인증용 제1 코일(A1a)과 1차측 인증용 제2 코일(A1b)은, 서로 역방향의 자속을 발생한다. 이에 대응하여, 2차 코일(L2)을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치한 2차측 인증용 제1 코일(A2a)과 2차측 인증용 제2 코일(A2b)은, 서로 역방향의 자속을 발생한다. 따라서, 1차측 인증용 코일(A1)을 여자하였을 때, 도 9의 (c)에 나타낸 자기 회로(Φb)가 형성되므로, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)만으로는 검출할 수 없는 범위에 있는 금속 이물질을 검출할 수 있다. 반대로, 1차 코일(L1)을 여자하였을 때, 도 9의 (b)에 나타낸 자기 회로(Φa)가 형성되므로, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2)만으로는 검출할 수 없는 범위에 있는 금속 이물질을 검출할 수 있다.

(3) 제1 실시예에 의하면, 금속 검출에 대하여, 먼저 1차 코일 구동 제어 회로(61)와 1차 코일(L1)에서 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진하여 1차 코일(L1) 상에 금속편(M)이 존재하는지 여부 판별하였다. 1차 코일(L1) 상에 금속편(M)이 존재한다고 판정했을 때(단계 S1-6에서 YES), 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)를 구동시키고 1차측 인증용 코일(A1)에서 인증용 발진 신호(Φ2)를 발진하지 않고 대기 상태로 하였다.

따라서, 시스템 제어부(52)는 더욱 빠르게 대기 상태로 돌아갈 수 있어, 시스템 제어부(52)의 부하가 경감된다.

(4) 제1 실시예에 의하면, 1차 코일(L1)은 1차측 인증용 코일(A1)의 코일 면 적보다 넓은 면적의 자성체(10)에 형성한 코어(12)에 권취되었다. 또, 2차 코일(L2)은 2차측 인증용 코일(A2)의 코일 면적보다 넓은 면적의 자성체(20)에 형성한 코어(22)에 권취되었다. 한편, 수지제의 제1 및 제2 코어(C1a, C1b)에 권취된 1차측 인증용 코일(A1)은 수지 기판(B1)에 고착되었다. 또, 수지제의 제1 및 제2 코어(C2a, C2b)에 권취된 2차측 인증용 코일(A2)은 수지 기판(SB2)에 고착되었다. 따라서, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2)의 자기 결합은, 자성체(10, 20)에 의해 강화된다. 즉, 제1 및 제2 코어(C1a, C1b, C2a, C2b) 및 수지 기판(B1, SB2)을 자성체로 변경했을 때, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이의 자기 결합에 의해 그 변경한 자성체에 와전류가 발생하여 발열한 결과, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2)의 자기 결합을 약화할 수 있기 때문이다.

그리고, 제1 실시예에서는, 1차측 인증용 제1 코일(A1a)(1차측 인증용 제2 코일(A1b))의 코일 면적과 1차 코일(L1)의 코일 면적을 동일하게 하였다. 이것을, 1차 코일(L1)의 코일 면적 쪽을 크게 하여 실시해도 된다.

제1 실시예에서는, 송전용 발진 신호(Φ1)의 주파수를 인증용 발진 신호(Φ2)보다 낮게 실시하고 있다.

1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 공진 회로 특성에서 Q값을 최대로 하는 관점에서, 최적인 인덕턴스값으로 하기 위해서는 송전용 발진 신호(Φ1)의 주파수가 낮고 코일의 턴수가 많아져, 결과로서 코일 면적은 커진다. 따라서, 코일의 면적이 커짐으로써, 더욱 많은 자속을 쇄교(鎖交)하게 되어, 더욱 넓은 영역에서의 금속편(M)의 검출이 가능하였다.

이로써, 먼저 주파수가 낮은 송전용 발진 신호(Φ1)로 급전 영역(AR1)의 넓은 범위에서의 금속 검출을 행하고, 그 후에, 주파수가 높은 인증용 발진 신호(Φ2)로 급전 영역(AR1)의 좁은 범위에서의 금속 검출을 행할 수 있다. 즉, 최초에 급전 영역(AR1)의 넓은 부분에 대하여 금속 검출한 후, 급전 영역(AR1)의 좁은 부분에 대하여 검출할 수 있다.

따라서, 먼저 주파수가 낮은 송전용 발진 신호(Φ1)로 급전 영역(AR1)의 넓은 범위에서의 금속편(M)의 검출을 행하고, 그 시점에서 금속편(M)을 검출한 경우, 높은 주파수의 인증용 발진 신호(Φ2)에서의 금속 검출을 행하지 않고 금속 검출 처리 흐름을 건너뛸 수 있다. 그 결과, 금속 검출에 필요한 시간을 더욱 단축할 수 있다.

(제2 실시예 )

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대하여, 도 20 및 도 21에 따라 제1 실시예와 상위한 부분에 대하여 상세하게 설명한다.

제2 실시예는, 1차 및 2차 코일(L1, L2)과 1차측 및 2차측 인증용 코일(A1, A2)의 구성면에서 제1 실시예와 상위하다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에서는, 급전 영역(AR1)에 설치되는 1차 코일(L1)이 1차측 인증용 코일(A1)보다 위쪽에 배치되고, 수전 영역(AR2)에 설치되는 2차 코일(L2)이 2차측 인증용 코일(A2)의 아래쪽에 배치되어 있다.

도 20에서, 1차측 인증용 코일(A1)은, 제1 실시예에서 1차 코일(L1)을 권취한 것과 동일한, 페라이트로 이루어지는 자성체(10)에 권취되어 있다. 자성체(10)는 급전 영역(AR1)의 외형 형상에 맞추어 사각 판형으로 형성되어 있다. 자성체(10)는 코어(12)와 이 코어(12)를 둘러싸는 림(11)을 구비한다. 코어(12)는 위를 향한 돌기이다. 코어(12)는, 위쪽에서 보아 직사각형(정사각형이라도 됨)으로 되어 있다.

1차측 인증용 코일(A1)은 자성체(10)의 코어(12)에 권취된다. 1차측 인증용 코일(A1)과 자성체(10)는, 하우징(2) 내로서 각 급전 영역(AR1)에 대응하는 위치에 배치된다.

각 자성체(10)의 위쪽에는, 1차 코일(L1)을 접착제로 고착한 비자성 수지제의 수지 기판(B1)이 고정되어 있다. 수지 기판(B1)에 고착된 1차 코일(L1)은 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)로 구성되어 있다.

제1 1차 코일(L1a) 및 제2 1차 코일(L1b)은 비자성 수지제의 제1 코어(C1a)와 제2 코어(C1b)에 각각 권취되어 있다. 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)은 수지 기판(B1)에 접착제에 의해 고착되어 있다.

제1 1차 코일(L1a) 및 제2 1차 코일(L1b)은, 위쪽에서 보아 서로 겹치지 않고, 바람직하게는, 수평 방향으로 이격되어, 각 급전 영역(AR1)의 좌측 절반 영역과 우측 절반 영역에 각각 배치되어 있다.

따라서, 수지 기판(B1)을 자성체(10)의 위쪽에 고정했을 때, 1차측 인증용 코일(A1)은 급전 영역(AR1)의 중앙부에 배치된다.

제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)은 급전 영역(AR1)의 중앙을 사이에 두고 대칭 위치에 배치된다. 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)은 직렬로 접속되고, 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

2차측 인증용 코일(A2)은, 제1 실시예의 2차 코일(L2)과 동일한, 페라이트로 이루어지는 자성체(20)에 권취되어 있다. 제2 실시예에서는, 자성체(20)는 수전 영역(AR2)에 맞추어 사각 판형으로 형성되어 있다. 자성체(20)는 코어(22)와 그 코어(22)를 둘러싸는 림(21)을 구비한다. 코어(22)는 아래를 향한 돌기이다. 코어(22)는 아래쪽에서 보아 직사각형(정사각형이라도 됨)으로 되어 있다. 코어(22)에 2차측 인증용 코일(A2)을 감은 자성체(20)는 전기 기기(E)의 하우징(5) 내에 배치된다.

전기 기기(E)는, 그 하우징(5) 내로서 자성체(20) 아래쪽에는, 2차 코일(L2)을 접착제에 의해 고착한 비자성 수지제의 수지 기판(SB2)이 고정되어 있다. 수지 기판(SB2)에 고착된 2차 코일(L2)은 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)로 구성되어 있다.

제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 비자성 수지제의 제1 코어(C2a)와 제2 코어(C2b)에 각각 권취되어 있다. 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 수지 기판(SB2)에 접착제에 의해 고착되어 있다.

제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 아래쪽에서 보아, 서로 겹치지 않고, 바람직하게는 수평 방향으로 이격되어, 수전 영역(AR2)의 좌측 절반 영역과 우측 절반 영역에 각각 배치되어 있다.

따라서, 수지 기판(SB2)을 자성체(20)의 아래쪽에 고정했을 때, 2차측 인증용 코일(A2)은 수전 영역(AR2)의 중앙부에 배치된다. 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 수전 영역(AR2)의 중앙을 사이에 두고 대칭 위치에 배치된다.

제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 직렬로 접속되어 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

그리고, 2차측 인증용 코일(A2)은, 1차측 인증용 코일(A1)과 동일 형상을 하고 있다. 또, 제1 2차 코일(L2a) 및 제2 2차 코일(L2b)은, 급전 장치(1)의 급전 영역(AR1)마다 설치된 제1 1차 코일(L1a) 및 제2 1차 코일(L1b)과 각각 동일 형상으로 형성되어 있다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 전기 기기(E)의 수전 영역(AR2)와 급전 장치(1)의 급전 영역(AR1)이 서로 대향하면, 1차측 인증용 코일(A1)의 코어(12)와 2차측 인증용 코일(A2)의 코어(22)가 일치한다. 또, 제1 1차 코일(L1a)의 제1 코어(C1a)와 제1 2차 코일(L2a)의 제1 코어(C2a)가 일치한다. 또한, 제2 1차 코일(L1b)의 제2 코어(C1b)와 제2 2차 코일(L2b)의 제2 코어(C2b)가 일치한다.

수전 영역(AR2)와 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차 코일(L1)을 여자하면, 도 21의 (a)에 나타낸 자기 회로(Φc)가 형성된다. 또, 수전 영역(AR2)과 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차측 인증용 코일(A1)을 여자하면, 도 21의 (b)에 나타낸 자기 회로(Φd)가 형성된다.

1차 코일(L1) 및 1차측 인증용 코일(A1)은, 각 급전 영역(AR1)에 대응하여 설치된 기본 급전 유닛 회로(6)와 전기적으로 각각 접속되어 있다. 상세하게 설명하면, 1차 코일(L1)은 1차 코일 구동 제어 회로(61) 및 제1 포락선 검파 회로(63)에 접속되어 있다. 또, 1차측 인증용 코일(A1)은 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62) 및 제1 포락선 검파 회로(63)에 접속된다.

2차 코일(L2)은 수전 회로(30)에 접속되는 동시에, 2차측 인증용 코일(A2)은 인증 회로(40)에 접속된다. 상세하게 설명하면, 2차 코일(L2)은 제1 정류 회로(31) 및 제1 부하 변조 회로(34)에 접속되어 있다. 또, 2차측 인증용 코일(A2)은 제2 정류 회로(41) 및 제2 부하 변조 회로(43)에 접속된다.

따라서, 제2 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 시스템 제어부(52)에 의해 각 기본 급전 유닛 회로(6)를 제어함으로써, 제1 실시예에서 나타낸 (1) ∼(3)의 효과가 마찬가지로 얻을 수 있다.

또, 제2 실시예에 의하면, 1차측 인증용 코일(A1)은 1차 코일(L1)의 코일 면적보다 넓은 면적의 자성체(10)에 형성한 코어(12)에 권취되었다. 또, 2차측 인증용 코일(A2)은 2차 코일(L2)의 코일 면적보다 넓은 면적의 자성체(20)에 형성한 코어(22)에 권취되었다.

한편, 수지제의 제1 및 제2 코어(C1a, C1b)에 권취된 제1 및 제2 1차 코일(L1a, L1b)은 수지 기판(B1)에 고착되었다. 또, 수지제의 제1 및 제2 코어(C2a, C2b)에 권취된 제1 및 제2 2차 코일(L2a, L2b)은 수지 기판(SB2)에 고착되었다.

따라서, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 자기 결합을, 자성체(10, 20)로 강화할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 코어(C1a, C1b, C2a, C2b) 및 수지 기판(B1, SB2)을 자성체로 변경했을 때, 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이의 자기 결합에 의해 그 변경한 자성체에 와전류가 발생하여 발열한다. 그 결과, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 자기 결합을 약화시킬 수 있기 때문이다.

(제3 실시예 )

다음에, 본 발명의 제3 실시예에 대하여, 도 22에 따라 설명한다.

제3 실시예에서는, 1차측 인증용 코일(A1)에서 인증용 발진 신호(Φ2)를 발진시켜 금속편(M)의 검출을 행하고, 그 후에, 1차 코일(L1)에서 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진시켜, 금속편(M)의 검출을 행하는 점에서 제1 실시예와 상위하다. 이에 수반하여, 인증용 발진 신호(Φ2)의 주파수를 송전용 발진 신호(Φ1)의 주파수보다 낮게 한 점에 특징이 있다.

따라서, 시스템 제어부(52)의 처리 동작이 제1 실시예와 상위하다. 그러므로, 설명의 편의상, 급전 장치(1)에 설치한 시스템 제어부(52)의 처리 동작을 설명하는 도면(22)의 흐름도에 따라 설명한다.

시스템 제어부(52)는 구동 전원이 공급되면, 각 기본 급전 유닛 회로(6)의 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)에 제2 여자 제어 신호(CT2)를 차례로 공급하여, 각 1차측 인증용 코일(A1)을 일정기간 여자하여 인증용 발진 신호(Φ2)를 발진시킨다(단계 S2-1). 급전 영역(AR1)의 1차측 인증용 코일(A1)은 차례대로 인증용 발진 신호(Φ2)를 일정기간 발진한다.

각 1차측 인증용 코일(A1)의 인증용 발진 신호(Φ2)의 일정기간의 발진에 의해, 시스템 제어부(52)는, 각 제2 포락선 검파 회로(64)로부터 제2 부하 변조 신호(Ve2)를 A/D 변환하여 차례로 취득한다(단계 S2-2).

시스템 제어부(52)는, 취득한 A/D 변환된 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 진폭값(하이 레벨 기간의 진폭)(Vh2)이 미리 정한 기준 진폭(Vk2)보다 큰지 여부를 판정한다(단계 S2-3). 여기서, 미리 정한 기준 진폭(Vk2)은 1차측 인증용 코일(A1) 상에 아무것도 탑재되어 있지 않은 때의, 인증용 발진 신호(Φ2)에 따른, 도 17의 (a)에 나타낸 제2 전압 신호(Vx2)의 진폭값(하이 레벨값)에 대응하는 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 진폭값(하이 레벨값)이다. 이 기준 진폭(Vk2)은 미리 실험 등으로 구해진다. 기준 진폭(Vk2)는 시스템 제어부(52)에 내장한 메모리에 기억되어 있다.

시스템 제어부(52)는, 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 진폭값(Vh2)이 기준 진폭(Vk2)보다 크다고 판정하면(단계 S2-3에서 YES), 1차측 인증용 코일(A1) 상에 전기 기기(E)가 탑재되어 있지 않다고 판정한다(단계 S2-4).

시스템 제어부(52)는, 각 1차측 인증용 코일(A1) 상에 급전하기 위한 전기 기기(E)가 탑재되어 있지 않다고 판정하면(단계 S2-4), 전원 스위치가 오프되었는지 여부 체크한다(단계 S2-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S2-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는 단계 S2-1로 복귀하고, 단계 S1-1∼단계 S1-5의 동작을 반복하고, 전기 기기(E)의 탑재를 기다린다.

한편, 시스템 제어부(52)는, 진폭값(Vh2)이 기준 진폭(Vk2) 이하라고 판정했을 때(단계 S2-3에서 NO), 1차측 인증용 코일(A1) 상에 물체(전기 기기(E))가 존재하는 것으로 하여 단계 S2-6으로 이행한다.

단계 S2-6에서, 시스템 제어부(52)는, 제2 부하 변조 신호(Ve2)의 하이 레벨값과 로우 레벨 값으로부터 차(Δtx2)를 구하고, 그 차(Δtx2)가 미리 정한 기준차(Δtk2)보다 작은지 여부를 판정한다.

시스템 제어부(52)는, 차(Δtx2)가 기준차(Δtk2)보다 작다고 판정하면(단계 S2-6에서 YES), 1차측 인증용 코일(A1) 상에 금속편(M)이 존재한다고 판정한다(단계 S2-7). 시스템 제어부(52)는, 각 1차측 인증용 코일(A1) 중 어느 하나 금속편(M)이 존재한다고 판정하면(단계 S2-7), 전원 스위치가 오프가 되었는지 여부 체크한다(단계 S2-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S2-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는, 단계 S2-1로 복귀하고, 단계 S2-1∼S2-3, S2-6, S2-7, S2-5의 동작을 반복하고, 금속편(M)이 제거되고, 전기 기기(E)의 탑재를 기다린다.

단계 S2-6에서, 차(Δtx2)가 기준차(Δtk2) 이상이라고 판정하면(단계 S2-6에서 NO), 시스템 제어부(52)는 1차측 인증용 코일(A1)과 2차측 인증용 코일(A2) 사이에 금속편(M)이 존재하지 않는다고 판정한다. 시스템 제어부(52)는, 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2) 사이에 금속편(M)이 존재하는지를 검출하기 위해 단계 S2-8로 이행한다.

시스템 제어부(52)는, 각 기본 급전 유닛 회로(6)의 1차 코일 구동 제어 회로(61)에 제1 여자 제어 신호(CT1)를 차례로 공급하여, 각 1차 코일(L1)을 일정기간 여자하여 송전용 발진 신호(Φ1)를 발진시킨다(단계 S2-8). 따라서, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1)은 차례대로 송전용 발진 신호(Φ1)를 일정기간 발진한다.

각 1차 코일(L1)의 송전용 발진 신호(Φ1)의 일정기간의 발진에 의해, 시스템 제어부(52)는 각 제1 포락선 검파 회로(63)로부터 제1 부하 변조 신호(Ve1)를 A/D 변환하여 차례로 취득한다(단계 S2-9).

이어서, 시스템 제어부(52)는, 취득한 제1 부하 변조 신호(Ve1)의 하이 레벨값과 로우 레벨값으로부터 진폭차(Δtx1)를 구하고, 그 진폭차(Δtx1)가 미리 정한 기준차(Δtk1)보다 작은지 여부를 판정한다(단계 S2-10).

시스템 제어부(52)는, 진폭차(Δtx1)가 기준차(Δtk1)보다 작다고 판정하면(단계 S2-10에서 YES), 1차 코일(L1) 상에 금속편(M)이 존재한다고 판정한다(단계 S2-11). 시스템 제어부(52)는, 1차 코일 상에 금속편(M)이 존재한다고 판정하면(단계 S2-11), 전원 스위치가 오프되었는지 여부를 체크한다(단계 S2-5).

전원 스위치가 오프가 아닌 경우(단계 S2-5에서 NO), 시스템 제어부(52)는, 단계 S2-1로 복귀하고, 단계 S2-1∼S2-3, S2-6, S2-8∼S2-11, S2-5의 동작을 반복하고, 전기 기기(E)의 탑재를 기다린다. 즉, 시스템 제어부(52)는, 전원 스위치가 오프될 때까지, 급전 영역(AR1)의 1차 코일(L1) 및 1차측 인증용 코일(A1)을 차례대로 간헐 여자하여, 금속편(M)이 제거되고, 급전할 전기 기기(E)가 탑재되기를 기다린다.

단계 S2-10에서, 진폭차(Δtx1)가 기준차(Δtk1) 이상이라고 판정하면(단계 S2-10에서 NO), 시스템 제어부(52)는 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)) 사이에 금속편(M)이 존재하지 않는다고 판정한다(단계 S2-12).

각 급전 영역(AR1)에 금속편(M)이 존재하지 않는다고 판정되면, 시스템 제어부(52)는, 기기 인증 처리를 행한 후에, 급전 처리를 실행한다.

따라서, 제3 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 시스템 제어부(52)에 의해 각 기본 급전 유닛 회로(6)를 제어함으로써, 제1 실시예에서 나타낸 (1)∼(4)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.

그리고, 제3 실시예에서는, 1차 및 2차 코일(L1, L2)과 1차측 및 2차측 인증용 코일(A1, A2)을 제1 실시예의 구성에 따라 시스템 제어부(52)를 동작시켰다. 이것을, 제2 실시예에서 설명한 급전 장치(1)의 1차 및 2차 코일(L1, L2)과 전기 기기(E)의 1차측 및 2차측 인증용 코일(A1, A2)에 응용하여 실시해도 된다.

그리고, 제1 내지 제3 실시예는 다음과 같이 변경해도 된다.

제1 실시예에서는, 급전 장치(1)의 자성체(10)에 1개의 1차 코일(L1)을 권취하는 동시에, 전기 기기(E)의 자성체(20)에 1개의 2차 코일(L2)을 권취하였다. 도 23에 나타낸 예에서는, 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b), 이 2개로 이루어지는 1차 코일(L1)을 자성체(10)에 권취하고, 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b), 이 2개로 이루어지는 2차 코일(L2)을 자성체(20)에 권취하였다.

자성체(10)는, 각각이 평면 사각 형상의 2개의 코어(12a, 12b)와, 이 2개의 코어(12a, 12b)를 둘러싸는 림(11)을 구비한다. 코어(12a, 12b)는 위를 향한 돌기이다. 제1 1차 코일(L1a)은 제1 코어(12a)에, 제2 1차 코일(L1b)은 제2 코어(12b)에 각각 권취된다. 이 2개의 제1 및 제2 1차 코일(L1a, L1b)은, 위쪽에서 보아 , 서로 겹치지 않고, 급전 영역(AR1)의 중앙을 사이에 두고 대칭 배치되어 있다.

또, 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)은, 직렬로 접속되어 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

자성체(20)는 코어(22a, 22b)를 포함한다. 코어(22a, 22b)는 아래를 향한 돌기이며, 예를 들면, 사각 형상이다. 제1 2차 코일(L2a)은 제1 코어(22a)에, 제2 2차 코일(L2b)은 제2 코어(22b)에 각각 권취되어 있다. 제1 및 제2 2차 코일(L2a, L2b)는, 아래쪽에서 보아, 서로 겹치지 않고, 수전 영역(AR2)의 중앙을 사이에 두고 대칭 배치되어 있다.

또, 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)은 직렬로 접속되고, 서로 역방향의 자속을 발생하도록 권취되어 있다.

이 경우, 급전 장치(1)의 1차측 인증용 코일(A1)은 1개일 필요가 있고, 그 1개의 1차측 인증용 코일(A1)은, 위쪽에서 보아, 제1 1차 코일(L1a)과 제2 1차 코일(L1b)의 중간 위치에 배치된다. 구체적으로는, 자성체(10)의 위쪽에서, 1차측 인증용 코일(A1)을 접착제에 의해 고착된 수지 기판(B1)이 고정되어 있다. 1차측 인증용 코일(A1)은 비자성 수지제의 코어(C1)에 권취되어 있다.

또, 전기 기기(E)의 2차측 인증용 코일(A2)은 1개일 필요가 있고, 그 1개의 2차측 인증용 코일(A2)은 아래쪽에서 보아 제1 2차 코일(L2a)과 제2 2차 코일(L2b)의 중간 위치에 배치된다. 구체적으로는, 자성체(20)의 아래쪽에서, 2차측 인증용 코일(A2)을 접착제에 의해 고착한 수지 기판(SB2)이 고정되어 있다. 2차측 인증용 코일(A2)은 비자성 수지제의 코어(C2)에 권취되어 있다.

수전 영역(AR2)와 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차 코일(L1)(L1a, L1b)을 여자하면, 도 24의 (a)에 나타낸 자기 회로(Φe)가 형성된다. 또, 수전 영역(AR2)과 급전 영역(AR1)이 서로 대향한 상태에서, 1차측 인증용 코일(A1)을 여자하면, 도 24의 (b)에 나타낸 자기 회로(Φf)가 형성된다. 이 구조에 의해, 제1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

각 실시예에서는, 탑재면(3)에 12개의 급전 영역(AR1)을 형성하였으나, 이에 한정되지 않고, 1개 이상의 급전 영역(AR1)을 구비한 급전 장치(1)에 응용해도 된다.

제1 멀티바이브레이터(33)는 제1 변조파 신호 생성 회로라고도 한다. 제1 부하 변조 회로(34)는 제1 부하 변조 신호 생성 회로라고도 한다. 제2 멀티바이브레이터(42)는 제2 변조파 신호 생성 회로라고도 한다. 제2 부하 변조 회로(43)는 제2 부하 변조 신호 생성 회로라고도 한다. 1차 코일 구동 제어 회로(61)는 여자 회로라고도 한다. 1차측 인증용 코일 구동 발진 회로(62)는 발진 회로라고도 한다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 것에 한정되지 않고, 첨부한 청구의 범위 및 등가물로 변경되어도 된다.

Claims

비접촉 급전 장치와 수전 장치를 포함하는 비접촉 급전 시스템에서의 금속 이물질 검출 방법으로서,
상기 비접촉 급전 장치는, 1개 이상의 급전 영역, 및 상기 급전 영역에 대응된 1차 코일 및 1차측 인증용 코일을 포함하고,
상기 수전 장치는, 1개 이상의 수전 영역을 구비한 전기 기기에 설치되어 있고, 상기 수전 영역에 대응된 2차 코일 및 2차측 인증용 코일을 포함하고,
상기 방법은,
상기 1차측 인증용 코일이 인증용 발진 신호를 송출하고,
상기 인증용 발진 신호에 응답하여 상기 2차측 인증용 코일이 인증 신호를 발진하고,
상기 1차측 인증용 코일이 상기 인증 신호를 수신하고 인증한 후, 상기 1차 코일이 발진한 송전용 발진 신호에 의해 상기 2차 코일에 2차 전력을 발생시키고,
상기 1차 코일로부터의 상기 송전용 발진 신호에 따라, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일의 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출하고,
상기 1차측 인증용 코일로부터의 상기 인증용 발진 신호에 따라, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이에 금속 이물질이 있는지 여부를 검출하는 것
을 포함하고,
상기 1차 코일과 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있고,
상기 2차 코일과 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있는, 금속 이물질 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출에 앞서, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하고,
상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이에 존재하는 금속 이물질이 검출되었을 때, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하지 않는, 금속 이물질 검출 방법.
제2항에 있어서,
상기 1차 코일에서 발진되는 상기 송전용 발진 신호의 발진 주파수는 상기 1차측 인증용 코일에서 발진되는 상기 인증용 발진 신호의 발진 주파수보다 낮은, 금속 이물질 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 코일과 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출에 앞서, 상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하고,
상기 1차측 인증용 코일과 2차측 인증용 코일 사이에 존재하는 금속 이물질이 검출되었을 때, 상기 1차 코일과 2차 코일 사이의 금속 이물질의 검출을 행하지 않는, 금속 이물질 검출 방법.
제4항에 있어서,
상기 1차측 인증용 코일에서 발진되는 상기 인증용 발진 신호의 발진 주파수는 상기 1차 코일에서 발진되는 상기 송전용 발진 신호의 발진 주파수보다 낮은, 금속 이물질 검출 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 코일은 상기 급전 영역의 중앙에 배치되어 있고,
상기 1차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 1차측 인증용 제1 코일과 1차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 1차측 인증용 제1 코일과 상기 1차측 인증용 제2 코일은 상기 급전 영역에서 상기 1차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있고,
상기 2차 코일은 상기 수전 영역의 중앙에 배치되어 있고,
상기 2차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 2차측 인증용 제1 코일과 2차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 2차측 인증용 제1 코일과 상기 2차측 인증용 제2 코일은 상기 수전 영역에서 상기 2차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 금속 이물질 검출 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역의 중앙에 배치되어 있고,
상기 1차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 1차 코일과 제2 1차 코일로 이루어지고, 상기 제1 1차 코일과 상기 제2 1차 코일은 상기 급전 영역에서 상기 1차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있고,
상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역의 중앙에 배치되어 있고,
상기 2차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 2차 코일과 제2 2차 코일로 이루어지고, 상기 제2 2차 코일과 상기 제2 2차 코일은 상기 수전 영역에서 상기 2차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 금속 이물질 검출 방법.
송전용 발진 신호에 응답하여 2차 전력을 발생하는 2차 코일과, 인증용 발진 신호에 응답하여 인증용 신호를 발진하는 2차측 인증용 코일을 포함하는 수전 장치와 함께 사용되는 비접촉 급전 장치로서,
1개 이상의 급전 영역;
상기 급전 영역에 대응된, 상기 송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일 및 상기 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일;
상기 1차 코일에서 발진된 상기 송전용 발진 신호에 기인하는 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 송전용 부하 변조 신호를 상기 1차 코일이 수신했을 때, 그 송전용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호로 변환하는 제1 포락선 검파 회로;
상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 기인하는 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 인증용 부하 변조 신호를 상기 1차측 인증용 코일이 수신했을 때, 그 인증용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호로 변환하는 제2 포락선 검파 회로; 및
상기 제1 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제1 부하 변조 신호 및 상기 제2 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제2 부하 변조 신호에 따라 상기 급전 영역에 금속 이물질이 있는지 여부를 판정하는 시스템 제어부
를 포함하고,
상기 급전 영역 내에서 상기 1차 코일의 중심 위치와 상기 1차측 인증용 코일의 중심 위치는 서로 다른, 비접촉 급전 장치.
제8항에 있어서,
상기 1개 이상의 급전 영역은 복수의 급전 영역이며,
상기 비접촉 급전 장치는,
상기 복수의 급전 영역에 각각 대응된 복수의 여자 회로와,
상기 복수의 급전 영역에 각각 대응된 복수의 발진 회로
를 포함하고,
각 여자 회로는 대응하는 급전 영역의 상기 1차 코일을 여자하여 상기 송전용 발진 신호를 송신시키는 것이고,
각 발진 회로는 대응하는 급전 영역의 상기 1차측 인증용 코일을 여자하여 상기 인증용 발진 신호를 송신시키는 것인, 비접촉 급전 장치.
제8항에 있어서,
상기 1차 코일은 상기 급전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고,
상기 1차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 1차측 인증용 제1 코일과 1차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 1차측 인증용 제1 코일과 상기 1차측 인증용 제2 코일은 상기 1차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 비접촉 급전 장치.
제8항에 있어서,
상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고,
상기 1차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 1차 코일과 제2 1차 코일로 이루어지고, 상기 제1 1차 코일과 상기 제2 1차 코일은 상기 1차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 비접촉 급전 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 코일은, 상기 1차측 인증용 코일이 상기 수전 장치에 가깝도록, 상기 1차측 인증용 코일의 아래쪽에 배치되어 있고,
상기 1차 코일은, 상기 1차 코일의 코일 면적보다 큰 자성체에 형성된, 위쪽으로 돌출된 코어에 권취되어 있는, 비접촉 급전 장치.
송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일과 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일을 구비한 비접촉 급전 장치와 함께 사용되고, 1개 이상의 수전 영역을 구비하는 전기 기기에 설치된 수전 장치에 있어서,
상기 수전 영역에 대응된 2차 코일 및 2차측 인증용 코일;
상기 2차 코일이 수신한 상기 송전용 발진 신호로부터 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제1 변조파 신호를 생성하는 제1 변조파 신호 생성 회로;
상기 송전용 발진 신호를 상기 제1 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 송전용 부하 변조 신호를 생성하는 제1 부하 변조 신호 생성 회로;
상기 2차측 인증용 코일이 수신한 상기 인증용 발진 신호로부터 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제2 변조파 신호를 생성하는 제2 변조파 신호 생성 회로; 및
상기 인증용 발진 신호를 상기 제2 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 인증용 부하 변조 신호를 생성하는 제2 부하 변조 신호 생성 회로
를 포함하고
상기 2차측 인증용 코일은 상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 응답하여 상기 1차측 인증용 코일에 인증용 신호를 송신하는 것이고,
상기 2차 코일은 상기 1차 코일로부터의 송전용 발진 신호에 의해 2차 전력을 발생하는 것이고,
상기 2차 코일과 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있는, 수전 장치.
제13항에 있어서,
상기 2차 코일은 상기 수전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고,
상기 2차측 인증용 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 2차측 인증용 제1 코일과 2차측 인증용 제2 코일로 이루어지고, 상기 2차측 인증용 제1 코일과 상기 2차측 인증용 제2 코일은 상기 2차 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 수전 장치.
제13항에 있어서,
상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역의 중앙 위치에 배치되어 있고,
상기 2차 코일은 서로 역방향의 자속을 발생하도록 직렬로 접속된 제1 2차 코일과 제2 2차 코일로 이루어지고, 상기 제1 2차 코일과 상기 제2 2차 코일은 상기 2차측 인증용 코일을 사이에 두고 서로 대칭 위치에 배치되어 있는, 수전 장치.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2차 코일은, 상기 2차측 인증용 코일이 상기 비접촉 급전 장치에 가깝도록, 상기 2차측 인증용 코일의 위쪽에 배치되어 있고,
상기 2차 코일은, 상기 2차 코일의 코일 면적보다 큰 자성체에 형성된, 아래쪽으로 돌출된 코어에 권취되어 있는, 수전 장치.
1개 이상의 수전 영역과 수전 장치를 가진 전기 기기와 비접촉 급전 장치를 구비하는 비접촉 급전 시스템에 있어서,
상기 비접촉 급전 장치는, 1개 이상의 급전 영역과, 상기 급전 영역에 대응된, 송전용 발진 신호를 발진하는 1차 코일과, 인증용 발진 신호를 발진하는 1차측 인증용 코일을 포함하고,
상기 수전 장치는, 상기 수전 영역에 대응된, 상기 송전용 발진 신호에 응답하여 2차 전력을 발생하는 2차 코일과, 상기 인증용 발진 신호에 응답하여 인증 신호를 발진하는 2차측 인증용 코일을 포함하고,
상기 1차 코일과 상기 1차측 인증용 코일은 상기 급전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있고,
상기 2차 코일과 상기 2차측 인증용 코일은 상기 수전 영역에서 서로 다른 위치에 배치되어 있고,
상기 비접촉 급전 장치는,
상기 1차 코일에서 발진된 상기 송전용 발진 신호에 기인하는 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 송전용 부하 변조 신호를 상기 1차 코일이 수신했을 때, 그 송전용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제1 부하 변조 신호로 변환하는 제1 포락선 검파 회로;
상기 1차측 인증용 코일에서 발진된 상기 인증용 발진 신호에 기인하는 상기 1차측 인증용 코일과 상기 2차측 인증용 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 인증용 부하 변조 신호를 상기 1차측 인증용 코일이 수신했을 때, 그 인증용 부하 변조 신호를 포락선 검파하여 제2 부하 변조 신호로 변환하는 제2 포락선 검파 회로; 및
상기 제1 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제1 부하 변조 신호 및 상기 제2 포락선 검파 회로로부터 공급되는 상기 제2 부하 변조 신호에 따라 상기 급전 영역에 금속 이물질이 있는지 여부를 판정하는 시스템 제어부
를 포함하고,
상기 수전 장치는,
상기 2차 코일이 수신한 상기 송전용 발진 신호로부터 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이의 자속의 변화를 반영한 제1 변조파 신호를 생성하는 제1 변조파 신호 생성 회로;
상기 송전용 발진 신호를 상기 제1 변조파 신호에 의해 변조함으로써, 상기 송전용 부하 변조 신호를 생성하는 제1 부하 변조 신호 생성 회로;
상기 2차측 인증용 코일이 수신한 상기 인증용 발진 신호로부터 제2 변조파 신호를 생성하는 제2 변조파 신호 생성 회로; 및
상기 인증용 발진 신호를 상기 제2 변조파에 의해 변조함으로써, 상기 인증용 부하 변조 신호를 생성하는 제2 부하 변조 신호 생성 회로
를 포함하는, 비접촉 급전 시스템.