JP6855952B2 - Power receiver, power transmission system, and power receiving method - Google Patents
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Description
本発明は、受電器、電力伝送システム、及び受電方法に関する。 The present invention relates to a power receiver, a power transmission system, and a power receiving method.
従来より、給電装置と、前記給電装置から共鳴方式により非接触で電力を受電する受電装置と、を備える非接触給電システムがある。前記受電装置は、受電コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、リアクタンス素子と、オンされることにより、前記リアクタンス素子が前記共振回路の一部を構成するように、前記共振回路と前記リアクタンス素子とを接続するためのスイッチ素子とを含む。また、前記受電装置は、前記共振回路の前記受電コイルを介して前記給電装置から受電した電力の受電電圧値が、所定のしきい値以上の場合には、前記スイッチ素子をオンする信号を前記スイッチ素子に出力するスイッチ制御部をさらに含む(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a non-contact power feeding system including a power feeding device and a power receiving device that receives power from the power feeding device in a non-contact manner by a resonance method. The power receiving device includes a resonance circuit having a power receiving coil and a resonance capacitor, and a reactance element. When the reactance element is turned on, the resonance circuit and the reactance element form a part of the resonance circuit. Includes a switch element for connecting to and. Further, when the received voltage value of the power received from the power feeding device via the power receiving coil of the resonance circuit is equal to or higher than a predetermined threshold value, the power receiving device sends a signal to turn on the switch element. Further includes a switch control unit that outputs to a switch element (see, for example, Patent Document 1).
ところで、従来の非接触給電システム(電力伝送システム)は、受電電圧値が所定のしきい値以上になると、スイッチ素子をオンにして共振周波数をずらして回路部品を保護するようにしているが、スイッチ素子は、受電器が送電器から受電する際の受電効率を調整するために設けられているのではなく、受電器は、受電効率を調整する構成を含まない。 By the way, in the conventional non-contact power supply system (power transmission system), when the received voltage value exceeds a predetermined threshold value, the switch element is turned on to shift the resonance frequency to protect the circuit components. The switch element is not provided to adjust the power receiving efficiency when the power receiving device receives power from the transmitter, and the power receiving device does not include a configuration for adjusting the power receiving efficiency.
そこで、受電効率を調整する素子を保護できる受電器、電力伝送システム、及び受電方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a power receiver, a power transmission system, and a power receiving method capable of protecting an element for adjusting the power receiving efficiency.
本発明の実施の形態の受電器は、共振コイル部を有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と、前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する制御部とを含み、前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以上になると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する。 The power receiver according to the embodiment of the present invention has a resonance coil portion, a secondary resonance coil that receives power from the primary resonance coil by magnetic field resonance generated with the primary resonance coil, and a secondary resonance coil. A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the side resonance coil, a series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel with the capacitor, and a first switch connected in parallel with the first switch. A first rectifying element having a rectifying direction, a second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction, and a secondary resonance coil are supplied. Based on the first detection unit that detects the voltage or current, the second detection unit that detects the voltage between the first switch or the second switch, and the voltage or current detected by the first detection unit. A control unit that adjusts the amount of power received by the secondary resonance coil by controlling the first signal and the second signal for switching the on / off of the first switch and the second switch, respectively. When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the first switch and the second switch are held in the on state.
受電効率を調整する素子を保護できる受電器、電力伝送システム、及び受電方法を提供することができる。 It is possible to provide a power receiver, a power transmission system, and a power receiving method capable of protecting an element for adjusting the power receiving efficiency.
以下、本発明の受電器、電力伝送システム、及び受電方法を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments to which the power receiver, power transmission system, and power receiving method of the present invention are applied will be described.
<実施の形態>
本発明の受電器、電力伝送システム、及び受電方法を適用した実施の形態について説明する前に、図1乃至図3を用いて、実施の形態の受電器、電力伝送システム、及び受電方法の前提技術について説明する。
<Embodiment>
Before explaining the embodiment to which the power receiver, the power transmission system, and the power receiving method of the present invention are applied, the premise of the power receiving device, the power transmission system, and the power receiving method of the embodiment is used with reference to FIGS. 1 to 3. Describe the technology.
図1は、電力伝送システム50を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a
図1に示すように、電力伝送システム50は、交流電源1、一次側(送電側)の送電器10、及び二次側(受電側)の受電器20を含む。電力伝送システム50は、送電器10及び受電器20を複数含んでもよい。
As shown in FIG. 1, the
送電器10は、一次側コイル11と一次側共振コイル12を有する。受電器20は、二次側共振コイル21と二次側コイル22を有する。二次側コイル22には負荷装置30が接続される。
The
図1に示すように、送電器10及び受電器20は、一次側共振コイル(LC共振器)12と二次側共振コイル(LC共振器)21の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器10から受電器20へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル12から二次側共振コイル21への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
As shown in FIG. 1, the
また、実施の形態では、一例として、交流電源1が出力する交流電圧の周波数が6.78MHzであり、一次側共振コイル12と二次側共振コイル21の共振周波数が6.78MHzである場合について説明する。
Further, in the embodiment, as an example, the frequency of the AC voltage output by the
なお、一次側コイル11から一次側共振コイル12への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル21から二次側コイル22への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
The power transmission from the
また、図1には、電力伝送システム50が二次側コイル22を含む形態を示すが、電力伝送システム50は二次側コイル22を含まなくてもよく、この場合には、二次側共振コイル21に負荷装置30を直接的に接続すればよい。
Further, although FIG. 1 shows a mode in which the
図2は、送電器10から電子機器40A、40Bに磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which electric power is transmitted from the
電子機器40A及び40Bは、それぞれ、タブレットコンピュータ及びスマートフォンであり、それぞれ、受電器20A、20Bを内蔵している。受電器20A及び20Bは、図1に示す受電器20(図1参照)から二次側コイル22を取り除いた構成を有する。すなわち、受電器20A及び20Bは、二次側共振コイル21を有する。なお、図2では送電器10を簡略化して示すが、送電器10は交流電源1(図1参照)に接続されている。
The
図2では、電子機器40A、40Bは、送電器10から互いに等しい距離の位置に配置されており、それぞれが内蔵する受電器20A及び20Bが磁界共鳴によって送電器10から非接触の状態で同時に電力を受電している。
In FIG. 2, the
ここで一例として、図2に示す状態において、電子機器40Aに内蔵される受電器20Aの受電効率が40%、電子機器40Bに内蔵される受電器20Bの受電効率が40%であることとする。
Here, as an example, in the state shown in FIG. 2, it is assumed that the power receiving efficiency of the
受電器20A及び20Bの受電効率は、交流電源1に接続される一次側コイル11から伝送される電力に対する、受電器20A及び20Bの二次側コイル22が受電する電力の比率で表される。なお、送電器10が一次側コイル11を含まずに交流電源1に一次側共振コイル12が直接的に接続されている場合は、一次側コイル11から伝送される電力の代わりに、一次側共振コイル12から伝送される電力を用いて受電電力を求めればよい。また、受電器20A及び20Bが二次側コイル22を含まない場合は、二次側コイル22が受電する電力の代わりに二次側共振コイル21が受電する電力を用いて受電電力を求めればよい。
The power receiving efficiency of the
受電器20A及び20Bの受電効率は、送電器10と受電器20A及び20Bのコイル仕様や各々との間の距離・姿勢によって決まる。図2では、受電器20A及び20Bの構成は同一であり、送電器10から互いに等しい距離・姿勢の位置に配置されているため、受電器20A及び20Bの受電効率は互いに等しく、一例として、40%である。
The power receiving efficiency of the
また、電子機器40Aの定格出力は10W、電子機器40Bの定格出力は5Wであることとする。
Further, it is assumed that the rated output of the
このような場合には、送電器10の一次側共振コイル12(図1参照)から伝送される電力は、18.75Wになる。18.75Wは、(10W+5W)/(40%+40%)で求まる。
In such a case, the power transmitted from the primary resonance coil 12 (see FIG. 1) of the
ところで、送電器10から18.75Wの電力を電子機器40A及び40Bに向けて伝送すると、受電器20A及び20Bは、合計で15Wの電力を受信することになり、受電器20A及び20Bは、均等に電力を受電するため、それぞれが7.5Wの電力を受電することになる。
By the way, when the electric power of the
この結果、電子機器40Aは、電力が2.5W不足し、電子機器40Bは、電力が2.5W余ることになる。
As a result, the
すなわち、送電器10から18.75Wの電力を電子機器40A及び40Bに伝送しても、電子機器40A及び40Bがバランスよく受電することはできない。換言すれば、電子機器40A及び40Bが同時に受電する際における電力の供給バランスがよくない。
That is, even if the electric power of 18.75 W from the
図3は、送電器10から電子機器40B1、40B2に磁界共鳴によって電力を伝送する状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which electric power is transmitted from the
電子機器40B1、40B2は、同じタイプのスマートフォンであり、それぞれ、受電器20B1、20B2を内蔵している。受電器20B1及び20B2は、図2に示す受電器20Bと等しい。すなわち、受電器20B1及び20B2は、二次側共振コイル21を有する。なお、図3では送電器10を簡略化して示すが、送電器10は交流電源1(図1参照)に接続されている。
The electronic devices 40B1 and 40B2 are smartphones of the same type, and have built-in power receivers 20B1 and 20B2, respectively. The power receivers 20B1 and 20B2 are equivalent to the
図3では、電子機器40B1及び40B2の送電器10に対する角度(姿勢)は等しいが、電子機器40B1は、電子機器40B2よりも送電器10から遠い位置に配置されている。電子機器40B1、40B2がそれぞれ内蔵する受電器20B1及び20B2は、磁界共鳴によって送電器10から非接触の状態で電力を同時に受電している。
In FIG. 3, the angles (postures) of the electronic devices 40B1 and 40B2 with respect to the
ここで一例として、図3に示す状態において、電子機器40B1に内蔵される受電器20B1の受電効率が35%、電子機器40B2に内蔵される受電器20B2の受電効率が45%であることとする。 Here, as an example, in the state shown in FIG. 3, the power receiving efficiency of the power receiving device 20B1 built in the electronic device 40B1 is 35%, and the power receiving efficiency of the power receiving device 20B2 built in the electronic device 40B2 is 45%. ..
ここでは、電子機器40B1及び40B2の送電器10に対する角度(姿勢)は等しいため、受電器20B1及び20B2の受電効率は、受電器20B1及び20B2の各々と送電器10との間の距離によって決まる。このため、図3では、受電器20B1の受電効率は、受電器20B2の受電効率よりも低い。なお、電子機器40B1及び40B2の定格出力は、ともに5Wである。
Here, since the angles (attitudes) of the electronic devices 40B1 and 40B2 with respect to the
このような場合には、送電器10の一次側共振コイル12(図1参照)から伝送される電力は、12.5Wになる。12.5Wは、(5W+5W)/(35%+45%)で求まる。
In such a case, the power transmitted from the primary resonance coil 12 (see FIG. 1) of the
ところで、送電器10から12.5Wの電力を電子機器40B1及び40B2に向けて伝送すると、受電器20B1及び20B2は、合計で10Wの電力を受信することになる。また、図3では、受電器20B1の受電効率が35%であり、受電器20B2の受電効率が45%であるため、受電器20B1は、約4.4Wの電力を受電し、受電器20B2は、約5.6%の電力を受電することになる。
By the way, when the electric power of 12.5 W from the
この結果、電子機器40B1は、電力が約0.6W不足し、電子機器40B2は、電力が0.6W余ることになる。 As a result, the electronic device 40B1 has a power shortage of about 0.6 W, and the electronic device 40B2 has a power surplus of 0.6 W.
すなわち、送電器10から12.5Wの電力を電子機器40B1及び40B2に伝送しても、電子機器40B1及び40B2がバランスよく受電することはできない。換言すれば、電子機器40B1及び40B2が同時に受電する際における電力の供給バランスがよくない(改善の余地がある)。
That is, even if the electric power of 12.5 W from the
なお、ここでは、電子機器40B1及び40B2の送電器10に対する角度(姿勢)が等しく、電子機器40B1及び40B2の送電器10からの距離が異なる場合の電力の供給バランスについて説明した。
Here, the power supply balance when the angles (postures) of the electronic devices 40B1 and 40B2 with respect to the
しかしながら、受電効率は、送電器10と受電器20B1及び20B2との間の距離と角度(姿勢)によって決まるため、図3に示す位置関係において電子機器40B1及び40B2の角度(姿勢)が異なれば、受電器20B1及び20B2の受電効率は、上述した35%及び45%とは異なる値になる。
However, since the power receiving efficiency is determined by the distance and the angle (posture) between the
また、電子機器40B1及び40B2の送電器10からの距離が等しくでも、電子機器40B1及び40B2の送電器10に対する角度(姿勢)が異なれば、受電器20B1及び20B2の受電効率は互いに異なる値になる。
Further, even if the distances of the electronic devices 40B1 and 40B2 from the
以上、図2に示すように、定格出力が互いに異なる電子機器40A、40Bに、送電器10から磁界共鳴によって電力を同時に伝送する際には、電子機器40A及び40Bがバランスよく受電することは困難である。
As described above, as shown in FIG. 2, when power is simultaneously transmitted from the
また、図3に示すように、電子機器40B1及び40B2の定格出力が互いに等しくても、電子機器40B1及び40B2の送電器10に対する角度(姿勢)が異なれば、受電器20B1及び20B2の受電効率は互いに異なるため、電子機器40B1及び40B2がバランスよく受電することは困難である。
Further, as shown in FIG. 3, even if the rated outputs of the electronic devices 40B1 and 40B2 are equal to each other, if the angles (postures) of the electronic devices 40B1 and 40B2 with respect to the
また、図2及び図3では、電子機器40A及び40Bと、電子機器40B1及び40B2とがそれぞれ同時に受電する場合について説明したが、電子機器40Aと40B、又は、電子機器40B1と40B2のような複数の電子機器が時分割的に別々に受電することも考えられる。
Further, in FIGS. 2 and 3, a case where the
しかしながら、複数の電子機器が時分割的に別々に受電する場合には、それぞれの電子機器が受電している間は、他の電子機器は受電できないため、すべての電子機器の受電が完了するのに時間がかかるという問題が生じる。 However, when a plurality of electronic devices receive power separately in a time-division manner, the other electronic devices cannot receive power while each electronic device is receiving power, so that the power reception of all the electronic devices is completed. The problem arises that it takes time.
次に、図4乃至図9を用いて、実施の形態の受電器、電力伝送システム、及び受電方法について説明する。 Next, the power receiver, the power transmission system, and the power receiving method of the embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 9.
図4は、実施の形態の受電器100と送電装置80を示す図である。送電装置80は、交流電源1と送電器10を含む。交流電源1と送電器10は、図1に示すものと同様であるが、図4では、より具体的な構成を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a
送電装置80は、交流電源1と送電器10を含む。
The
送電器10は、一次側コイル11、一次側共振コイル12、整合回路13、キャパシタ14、制御部15、及びアンテナ16を有する。
The
受電器100は、二次側共振コイル110、キャパシタ115、電圧計116、整流回路120、調整部130、平滑キャパシタ140、制御部150、電圧計155B、出力端子160X、160Y、アンテナ170、検出部180、及び電圧計181X、181Yを含む。出力端子160X、160Yには、DC−DCコンバータ210が接続されており、DC−DCコンバータ210の出力側にはバッテリ220が接続されている。
The
まず、送電器10について説明する。図4に示すように、一次側コイル11は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路13を介して交流電源1に接続されている。一次側コイル11は、一次側共振コイル12と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル12と電磁界結合される。一次側コイル11は、自己の中心軸が一次側共振コイル12の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル11と一次側共振コイル12との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル11及び一次側共振コイル12の周囲に発生することを抑制するためである。
First, the
一次側コイル11は、交流電源1から整合回路13を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導(相互誘導)により電力を一次側共振コイル12に送電する。
The
図4に示すように、一次側共振コイル12は、一次側コイル11と非接触で近接して配置されて一次側コイル11と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル12は、所定の共振周波数を有し、高いQ値を有するように設計されている。一次側共振コイル12の共振周波数は、二次側共振コイル110の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル12の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ14が直列に接続される。
As shown in FIG. 4, the primary
一次側共振コイル12の共振周波数は、交流電源1が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル12の共振周波数は、一次側共振コイル12のインダクタンスと、キャパシタ14の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル12のインダクタンスと、キャパシタ14の静電容量は、一次側共振コイル12の共振周波数が、交流電源1から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
The resonance frequency of the
整合回路13は、一次側コイル11と交流電源1とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタLとキャパシタCを含む。
The matching
交流電源1は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源1は、例えば、数百kHzから数十MHz程度の高周波の交流電力を出力する。
The
キャパシタ14は、一次側共振コイル12の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ14は、一次側共振コイル12の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部15によって設定される。
The
制御部15は、交流電源1の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ14の静電容量の制御等を行う。また、制御部15は、アンテナ16を通じて、受電器100とデータ通信を行う。
The
以上のような送電装置80は、交流電源1から一次側コイル11に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル12に送電し、一次側共振コイル12から磁界共鳴により電力を受電器100の二次側共振コイル110に送電する。
The
次に、受電器100に含まれる二次側共振コイル110について説明する。ここでは、一例として、共振周波数が6.78MHzである形態について説明する。
Next, the
二次側共振コイル110は、一次側共振コイル12と同一の共振周波数を有し、高いQ値を有するように設計されている。二次側共振コイル110は、共振コイル部111と、端子112X、112Yとを有する。ここで、共振コイル部111は、実体的には二次側共振コイル110そのものであるが、ここでは、共振コイル部111の両端に端子112X、112Yを設けたものを二次側共振コイル110として取り扱う。
The
共振コイル部111には、共振周波数を調整するためのキャパシタ115が直列に挿入されている。また、キャパシタ115には、調整部130が並列に接続されている。また、共振コイル部111の両端には、端子112X、112Yが設けられている。端子112X、112Yは、整流回路120に接続されている。端子112X、112Yは、それぞれ、第1端子及び第2端子の一例である。
A
二次側共振コイル110は、二次側コイルを介さずに整流回路120に接続されている。二次側共振コイル110は、調整部130によって共振が発生しうる状態にされているときには、送電器10の一次側共振コイル12から磁界共鳴によって送電される交流電力を整流回路120に出力する。
The
キャパシタ115は、二次側共振コイル110の共振周波数を調整するために、共振コイル部111に直列に挿入されている。キャパシタ115は、端子115X及び115Yを有する。キャパシタ115には、調整部130が並列に接続されている。
The
電圧計116は、キャパシタ115に並列に接続されており、キャパシタ115の両端子間電圧を測定する。電圧計116は、二次側共振コイル110が受電する交流電力の電圧を検出し、電圧を表す信号を制御部150に伝送する。電圧計116で測定する交流電圧は、スイッチ131X及び131Yを駆動する駆動信号の同期を取るために用いられる。電圧計116は、第1検出部の一例である。なお、電圧計116の代わりに電流計を用いて、電流波形から電圧を測定してもよい。
The
整流回路120は、4つのダイオード121〜124を有する。ダイオード121〜124は、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル110から入力される電力を全波整流して出力する。
The
調整部130は、二次側共振コイル110の共振コイル部111において、キャパシタ115に並列に接続されている。
The adjusting
調整部130は、スイッチ131X、131Y、ダイオード132X、132Y、キャパシタ133X、133Y、及び端子134X、134Yを有する。
The adjusting
スイッチ131X及び131Yは、端子134X及び134Yの間で互いに直列に接続されている。スイッチ131X及び131Yは、それぞれ、第1スイッチ及び第2スイッチの一例である。端子134X、134Yは、それぞれ、キャパシタ115の端子115X、115Yに接続されている。このため、スイッチ131X及び131Yの直列回路は、キャパシタ115に並列に接続されている。
The
ダイオード132Xとキャパシタ133Xは、スイッチ131Xに並列に接続されている。ダイオード13Yとキャパシタ133Yは、スイッチ131Yに並列に接続されている。ダイオード132X及び132Yは、互いのアノード同士が接続されるとともに、互いのカソードがキャパシタ115に接続されている。すなわち、ダイオード132X及び132Yは、互いの整流方向が反対向きになるように接続されている。
The
また、スイッチ131X、ダイオード132X、及びキャパシタ133Xには、電圧計181Xが並列に接続されており、スイッチ131Y、ダイオード132Y、及びキャパシタ133Yには、電圧計181Yが並列に接続されている。
A
なお、ダイオード132X及び132Yは、それぞれ、第1整流素子及び第2整流素子の一例である。また、調整部130は、キャパシタ133X及び133Yを含まなくてもよい。
The
スイッチ131X、ダイオード132X、及びキャパシタ133Xとしては、例えば、FET(Field Effect Transistor)を用いることができる。Pチャネル型又はNチャネル型のFETのドレイン−ソース間のボディダイオードが、ダイオード132Xのような整流方向を有するように接続すればよい。Nチャネル型のFETを用いる場合は、ソースがダイオード132Xのアノードであり、ドレインがダイオード132Xのカソードである。
As the
また、スイッチ131Xは、制御部150から出力される駆動信号がゲートに入力されることにより、ドレイン−ソース間の接続状態を切り替えることによって実現される。また、キャパシタ133Xは、ドレイン−ソース間の寄生容量によって実現することができる。
Further, the
同様に、スイッチ131Y、ダイオード132Y、及びキャパシタ133Yとしては、例えば、FETを用いることができる。Pチャネル型又はNチャネル型のFETのドレイン−ソース間のボディダイオードが、ダイオード132Bのような整流方向を有するように接続すればよい。Nチャネル型のFETを用いる場合は、ソースがダイオード132Yのアノードであり、ドレインがダイオード132Yのカソードである。
Similarly, as the
また、スイッチ131Yは、制御部150から出力される駆動信号がゲートに入力されることにより、ドレイン−ソース間の接続状態を切り替えることによって実現される。また、キャパシタ133Yは、ドレイン−ソース間の寄生容量によって実現することができる。
Further, the
なお、スイッチ131X、ダイオード132X、及びキャパシタ133Xは、FETによって実現するものに限られず、スイッチ、ダイオード、及びキャパシタを並列に接続することによって実現してもよい。これは、スイッチ131Y、ダイオード132Y、及びキャパシタ133Yについても同様である。
The
スイッチ131Xと131Yは、互いに逆位相でオン/オフが切り替えられる。スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンのときには、調整部130内では端子134Xからキャパシタ133X及びスイッチ131Yを経て端子134Yに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Xから端子115Yに共振電流が流れ得る状態になる。すなわち、図4において、二次側共振コイル110には時計回りの方向に共振電流が流れ得る状態になる。
The
また、スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフのときには、調整部130内では端子134Xからスイッチ131X及びダイオード132Yを経て端子134Yに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ115に並列であるため、キャパシタ115には電流が流れなくなる。
Further, when the
従って、スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンにされていて、二次側共振コイル110に時計回りの方向に共振電流が流れている状態から、スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフの状態に切り替えられると、共振電流が生じなくなる。電流経路にキャパシタが含まれなくなるからである。
Therefore, from the state where the
また、スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフのときには、調整部130内では端子134Yからキャパシタ133Y及びスイッチ131Xを経て端子134Xに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Yから端子115Xに共振電流が流れ得る状態になる。すなわち、図4において、二次側共振コイル110には反時計回りの方向に共振電流が流れ得る状態になる。
Further, when the
また、スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンのときには、調整部130内では端子134Yからスイッチ131Y及びダイオード132Xを経て端子134Xに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ115に並列であるため、キャパシタ115には電流が流れなくなる。
Further, when the
従って、スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフにされていて、二次側共振コイル110に反時計回りの方向に共振電流が流れている状態から、スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンの状態に切り替えられると、共振電流が生じなくなる。電流経路にキャパシタが含まれなくなるからである。
Therefore, from the state where the
調整部130は、上述のようにスイッチ131X及び131Yを切り替えることにより、共振電流が生じ得る状態と、共振電流が生じない状態とを切り替える。スイッチ131X及び131Yの切り替えは、制御部150から出力される駆動信号によって行われる。
By switching the
駆動信号の周波数は、二次側共振コイル110が受電する交流周波数に設定される。
The frequency of the drive signal is set to the AC frequency that the
スイッチ131X及び131Yは、上述のような高い周波数で交流電流の遮断を行う。例えば、2つのFETを組み合わせた調整部130は、高速で交流電流の遮断を行うことができる。
The
なお、駆動信号と調整部130の動作については、図6を用いて後述する。
The operation of the drive signal and the adjusting
平滑キャパシタ140は、整流回路120の出力側に接続されており、整流回路120で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ140の出力側には、出力端子160X、160Yが接続される。整流回路120で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略交流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ140を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
The smoothing
なお、平滑キャパシタ140の上側の端子と出力端子160Xとを結ぶ線路は、高電圧側の線路であり、平滑キャパシタ140の下側の端子と出力端子160Yとを結ぶ線路は、低電圧側の線路である。
The line connecting the upper terminal of the smoothing
制御部150は、内部メモリにバッテリ220の定格出力を表すデータを保持する。また、送電器10の制御部15からのリクエストに応じて、送電器10から受電器100が受電する電力(受電電力)を測定し、受電電力を表すデータをアンテナ170を介して送電器10に送信する。
The
また、制御部150は、送電器10から位相差を表すデータを受信すると、受信した位相差を用いて駆動信号を生成して、スイッチ131X及び131Yを駆動する。なお、受電電力は、制御部150が、電圧計155Bで測定される電圧Vと、バッテリ220の内部抵抗値Rとに基づいて求めればよい。受電電力PはP=V2/Rで求められる。
When the
また、制御部150は、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧の過電圧が検出されると、スイッチ131X及び131Yをともにオンにする制御を行う。この場合には、スイッチ131X及び131Yは、駆動信号によって駆動されるのではなく、オン状態に保持される。
Further, the
制御部150は、検出部180によって検出されるスイッチ131X又は131Yの両端間電圧が低下して過電圧が解消されると、スイッチ131X及び131Yのオン状態への保持を解除し、再び駆動信号によって駆動する。
When the voltage between both ends of the
検出部180は、電圧計181X、181Yに接続されており、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧を検出する。検出部180は、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧の絶対値を表す電圧値を出力する。
The
検出部180を設けているのは、スイッチ131X又は131Yの過電圧を検出するためである。スイッチ131X又は131Yの過電圧とは、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧の絶対値が、スイッチ131X又は131Yの許容電圧(所定の閾値)を超えることをいう。
The
電圧計181X、181Yは、それぞれ、スイッチ131X、131Yに並列に接続されている。電圧計181X、181Yは、図4に示すように一方の端子が接地されている。電圧計181Xは、スイッチ131Xの右側の端子に対する左側の端子の電圧値を検出し、電圧計181Yは、スイッチ131Yの左側の端子に対する右側の端子の電圧値を検出する。過電圧は、接地されている端子に対する正又は負の電圧の絶対値が所定値を超えたかどうかで判定される。
The
ここで、図5を用いて制御部150について説明する。図5は、制御部150の内部構成を示す図である。
Here, the
制御部150は、コンパレータ151、PLL(Phase Locked Loop:位相同期回路)152、位相シフト回路153、位相制御部154、インバータ155A、電圧計155B、基準位相検出部156、処理部157、OR回路158A、158B、D−FF(D-Flip Flop)158C、及びコンパレータ158Dを有する。
The
コンパレータ151は、電圧計116で検出される交流電圧を所定の基準電圧Vrefと比較し、クロックをPLL152に出力する。
The
PLL152は、位相比較器152A、補償機152B、及びVCO(Voltage Controlled Oscillator)152Cを有する。位相比較器152A、補償機152B、及びVCO152Cは、直列に接続されるとともに、VCO152Cの出力が位相比較器152Aにフィードバックされるように接続されている。このような構成によりPLL152は、コンパレータ151から入力される信号と同期したクロックを出力する。
The
位相シフト回路153は、PLL152の出力側に接続されており、位相制御部154から入力される位相差を表す信号に基づき、PLL152から出力されるクロックの位相を基準の位相に対して位相差分シフトして出力する。位相シフト回路153としては、例えば、Phase Shifterを用いればよい。
The
位相制御部154は、送電器10から送信される位相差を表す信号が入力されると、位相差を表す信号を位相シフト回路153用の信号に変換して出力する。
When the signal representing the phase difference transmitted from the
位相制御部154から入力される信号に基づいて、基準の位相に対して位相差分だけ位相がシフトされたクロックは、位相シフト回路153の出力側で二手に分岐され、一方はそのままクロックCLK1としてOR回路158Aに出力され、他方はインバータ155Aで反転されてクロックCLK2としてOR回路158Bに出力される。クロックCLK1とCLK2は、制御部150が出力する制御信号である。
Based on the signal input from the
基準位相検出部156は、位相シフト回路153がクロックの位相をシフトするシフト量を制御することにより、PLL152が出力するクロックに対する位相シフト回路153が出力するクロックの位相を調整して、最大の受電効率が得られる位相を検出する。
The reference
そして、基準位相検出部156は、検出した位相を基準の位相として内部メモリに保持する。受電効率が最大になる動作点は、電圧計116で検出される電圧値が最大になる点であるため、基準位相検出部156は、位相シフト回路153で与える位相のシフト量を調整しながら、電圧計で検出される電圧値が最大になる動作点を検出し、その動作点における位相を基準の位相として内部メモリに保持する。
Then, the reference
ここで、PLL152が出力するクロックは、電圧計116で検出される磁界共鳴による交流電圧の位相に対応している。このため、PLL152が出力するクロックに位相シフト回路153が与える位相のシフト量を調整することは、電圧計116で検出される電圧波形に対するクロックの位相のシフト量を位相シフト回路153で制御することである。
Here, the clock output by the
基準の位相は、最大の受電効率が得られるクロックCLK1とCLK2の交流電圧に対する位相である。この基準の位相を0度として取り扱い、受電電力を調整するために、基準の位相(0度)に対するクロックCLK1とCLK2の位相の位相差を位相シフト回路153で調整する。
The reference phase is the phase with respect to the AC voltage of the clocks CLK1 and CLK2 at which the maximum power receiving efficiency can be obtained. This reference phase is treated as 0 degree, and in order to adjust the received power, the phase difference between the phases of the clocks CLK1 and CLK2 with respect to the reference phase (0 degree) is adjusted by the
ここでは、交流電圧の位相を検出しないため、最大の受電効率が得られるときのクロックCLK1とCLK2に位相シフト回路153が与える位相のシフト量を基準の位相として取り扱う。
Here, since the phase of the AC voltage is not detected, the phase shift amount given by the
なお、ここでは、電圧計116で検出される交流電圧に対して、PLL152から出力されるクロックの位相を位相シフト回路153で調整する形態について説明するが、電圧計116の変わりに電流計を用いて、交流電流に対するクロックの位相を位相シフト回路153で調整してもよい。
Here, a mode in which the phase of the clock output from the
電圧計155Bは、出力端子160Xと160Yの間に接続される。電圧計155Bは、受電器100の受電電力を計算するために用いられる。電圧計155Bで測定される電圧Vと、バッテリ220の内部抵抗値Rとに基づいて上述のように受電電力を求めれば、電流を測定して受電電力を測定する場合に比べて損失が少ないため、好ましい測定方法である。しかしながら、受電器100の受電電力は、電流と電圧を測定して求めてもよい。電流を測定する場合は、ホール素子、磁気抵抗素子、検出コイル、又は抵抗器等を用いて測定すればよい。
The
処理部157は、D−FF158Cをリセットするリセット信号の出力制御、コンパレータ158Dの閾値の出力、及び、過電圧が生じたことを表す異常信号を送電器10に送信する制御処理等を行う。また、処理部157は、バッテリ220のSOC(State Of Charge)を監視しており、バッテリ220が満充電になったかどうかを判定する。
The
処理部157がD−FF158Cをリセットするリセット信号(H(High)レベルのリセット信号)を出力するのは、過電圧が生じた後に検出部180によって検出される電圧が正常値(所定の閾値以下)に戻った場合である。処理部157には、D−FF158Cの出力がフィードバックされて入力されているため、処理部157は、D−FF158Cの出力に基づいて、過電圧が生じているかどうかを判定することができる。
The
また、処理部157は、受電器100の電源がオンにされている間は、コンパレータ158Dに閾値を表す電圧値を常時出力する。また、処理部157は、検出部180によって検出される電圧が過電圧になると、過電圧が生じたことを表す異常信号をアンテナ170を介して送電器10に送信する。
Further, the
OR回路158Aは、一方の入力端子が位相シフト回路153の出力端子に接続され、他方の入力端子がD−FF158Cの出力端子Qに接続されている。OR回路158Aは、位相シフト回路153から出力されるクロックCLK1と、D−FF158Cの出力端子Qの出力との論理和を表す信号を出力する。OR回路158Aは、第1論理和回路の一例である。
In the
OR回路158Aは、D−FF158Cの出力端子Qの出力がL(Low)レベルである場合には、位相シフト回路153から出力されるクロックCLK1をそのまま出力する。一方、OR回路158Aは、D−FF158Cの出力端子Qの出力がHレベルである場合には、位相シフト回路153から出力されるクロックCLK1に拘わらず、Hレベルの信号を出力する。D−FF158Cの出力端子Qの出力がHレベルになるのは、過電圧が生じた場合である。
When the output of the output terminal Q of the D-FF158C is at the L (Low) level, the
OR回路158Bは、D−FF158Cの出力端子Qの出力がLレベルである場合には、位相シフト回路153からインバータ155Aを介して入力されるクロックCLK2をそのまま出力する。一方、OR回路158Bは、D−FF158Cの出力端子Qの出力がHレベルである場合には、位相シフト回路153からインバータ155Aを介して入力されるクロックCLK2に拘わらず、Hレベルの信号を出力する。D−FF158Cの出力端子Qの出力がHレベルになるのは、過電圧が生じた場合である。OR回路158Bは、第2論理和回路の一例である。
When the output of the output terminal Q of the D-FF158C is L level, the
D−FF158Cは、入力端子S、出力端子D、及びリセット端子Rを有する。入力端子Sには、コンパレータ158Dの出力端子が接続され、出力端子Dには、OR回路158A及び158Bの一方の端子が接続され、リセット端子Rには、処理部157が接続される。D−FF158Cは、入力端子Sに入力される信号のレベルを出力端子Dに反映し、出力端子Dで保持する。出力端子Dの信号のレベルは、リセット信号がHレベルになると、Lレベルにリセットされる。なお、受電器100の電源がオンにされた初期状態では、D−FF158Cの出力端子Dの信号レベルは、Lレベルである。D−FF158Cは、保持部の一例である。
The D-FF158C has an input terminal S, an output terminal D, and a reset terminal R. The output terminal of the
コンパレータ158Dは、非反転入力端子(+)に検出部180の出力端子が接続されており、検出部180の検出電圧が入力される。また、コンパレータ158Dは、反転入力端子(−)に処理部157の閾値を出力する出力端子が接続されている。閾値は、過電圧の有無を判定するための所定の閾値である。検出部180から入力される検出電圧が閾値以下である場合には、スイッチ131X及び131Yの両端間電圧は正常であり、検出電圧が閾値を超えると過電圧になる。
In the
コンパレータ158Dは、検出部180から入力される検出電圧が閾値以下の場合には、Lレベルの信号を出力し、検出電圧が閾値を超えると、Hレベルの信号を出力する。コンパレータ158Dは、比較器の一例である。Hレベルの信号は、第1レベルの比較結果を表す信号の一例である。
The
DC−DCコンバータ210は、出力端子160X、160Yに接続されており、受電器100から出力される直流電力の電圧をバッテリ220の定格電圧に変換して出力する。DC−DCコンバータ210は、整流回路120の出力電圧の方がバッテリ220の定格電圧よりも高い場合は、整流回路120の出力電圧をバッテリ220の定格電圧まで降圧する。また、DC−DCコンバータ210は、整流回路120の出力電圧の方がバッテリ220の定格電圧よりも低い場合は、整流回路120の出力電圧をバッテリ220の定格電圧まで昇圧する。
The DC-
バッテリ220は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器100がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ220は、このような電子機器のメインのバッテリである。
The
なお、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル110は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル110の材質は、銅以外の金属(例えば、金、アルミニウム等)であってもよい。また、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル110の材質は異なっていてもよい。
The
このような構成において、一次側コイル11及び一次側共振コイル12が電力の送電側であり、二次側共振コイル110が電力の受電側である。
In such a configuration, the
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル12と二次側共振コイル110との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
By the magnetic field resonance method, electric power is transmitted from the transmitting side to the receiving side by utilizing the magnetic field resonance generated between the primary
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。 The magnetic field resonance method has a higher degree of freedom than the electromagnetic induction method in terms of the distance or positional deviation between the resonance coils, and has the advantage of being position-free.
次に、図6及び図7を用いて、駆動信号でスイッチ131X及び131Yを駆動したときの電流経路について説明する。
Next, the current path when the
図6は、キャパシタ115及び調整部130における電流経路を示す図である。図6は、図4と同様に、端子134Xからキャパシタ115又は調整部130の内部を通って端子134Yに流れる電流の向きを時計回り(CW(Clockwise))と称す。また、端子134Yからキャパシタ115又は調整部130の内部を通って端子134Xに流れる電流の向きを反時計回り(CCW(Counterclockwise))と称す。
FIG. 6 is a diagram showing current paths in the
まず、スイッチ131Xと131Yがともにオフで電流が時計回り(CW)の場合は、端子134Xからキャパシタ133X及びダイオード132Yを経て端子134Yに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Xから端子115Yに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル110には時計回りの方向に共振電流が流れる。
First, when both the
スイッチ131Xと131Yがともにオフで電流が反時計回り(CCW)の場合は、端子134Yからキャパシタ133Y及びダイオード132Xを経て端子134Xに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Yから端子115Xに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル110には反時計回りの方向に共振電流が流れる。
When both the
スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフで、電流が時計回り(CW)の場合は、調整部130内では端子134Xからスイッチ131X及びダイオード132Yを経て端子134Yに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ115に並列であるため、キャパシタ115には電流が流れなくなる。従って、二次側共振コイル110には共振電流は流れない。なお、この場合には、スイッチ131Yをオンにしても、二次側共振コイル110には共振電流は流れない。
When the
スイッチ131Xがオンでスイッチ131Yがオフで、電流が反時計回り(CCW)の場合は、調整部130内では端子134Yからキャパシタ133Y及びスイッチ131Xを経て端子134Xに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Yから端子115Xに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル110には反時計回りの方向に共振電流が流れる。なお、スイッチ131Xと並列なダイオード132Xにも電流が流れる。
When the
スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンで、電流が時計回り(CW)の場合は、調整部130内では端子134Xからキャパシタ133X及びスイッチ131Yを経て端子134Yに向かう方向に共振電流が流れるとともに、キャパシタ115には端子115Xから端子115Yに共振電流が流れる。従って、二次側共振コイル110には時計回りの方向に共振電流が流れる。なお、スイッチ131Yと並列なダイオード132Yにも電流が流れる。
When the
スイッチ131Xがオフでスイッチ131Yがオンで、電流が反時計回り(CCW)の場合は、調整部130内では端子134Yからスイッチ131Y及びダイオード132Xを経て端子134Xに向かう電流経路が生じる。この電流経路は、キャパシタ115に並列であるため、キャパシタ115には電流が流れなくなる。従って、二次側共振コイル110には共振電流は流れない。なお、この場合には、スイッチ131Xをオンにしても、二次側共振コイル110には共振電流は流れない。
When the
なお、共振電流の共振周波数に寄与する静電容量は、キャパシタ115と、キャパシタ132X又は132Yとによって決まる。このため、キャパシタ132Xと132Yの静電容量は等しいことが望ましい。
The capacitance that contributes to the resonance frequency of the resonance current is determined by the
図7は、二次側共振コイル110に生じる交流電圧と、駆動信号に含まれる2つのクロックを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an AC voltage generated in the
図7(A)及び(B)に示す交流電圧V0は、送電周波数と同一周波数の波形で、例えば二次側共振コイル110に生じる交流電圧であり、電圧計116(図4参照)によって検出される。また、クロックCLK1、CLK2は、駆動信号に含まれる2つのクロックである。例えば、クロックCLK1は、スイッチ131Xの駆動用に用いられ、クロックCLK2は、スイッチ131Yの駆動用に用いられる。クロックCLK1及びCLK2は、それぞれ、第1信号及び第2信号の一例である。
The AC voltage V 0 shown in FIGS. 7A and 7B is a waveform having the same frequency as the transmission frequency, for example, an AC voltage generated in the
図7(A)では、クロックCLK1、CLK2は、交流電圧V0に同期している。すなわち、クロックCLK1、CLK2の周波数は、交流電圧V0の周波数に等しく、クロックCLK1の位相は、交流電圧V0の位相に等しい。なお、クロックCLK2は、クロックCLK1とは180度位相が異なり、逆位相である。 In FIG. 7 (A), the clock CLK1, CLK2 is synchronized with the AC voltage V 0. That is, the frequency of the clock CLK1, CLK2 is equal to the frequency of the AC voltage V 0, the clock CLK1 phase is equal to the phase of the AC voltage V 0. The clock CLK2 is 180 degrees out of phase with the clock CLK1 and has an opposite phase.
図7(A)において、交流電圧V0の周期Tは、周波数fの逆数であり、周波数は6.78MHzである。 In FIG. 7A, the period T of the AC voltage V 0 is the reciprocal of the frequency f, and the frequency is 6.78 MHz.
図7(A)のように、交流電圧V0に同期したクロックCLK1、CLK2は、スイッチ131X及び131Yをオフにした状態で、受電器100が送電器10から受電して二次側共振コイル110に共振電流を発生させた状態で、制御部150がPLL152を用いて生成すればよい。
As in FIG. 7 (A), the clock CLK1, CLK2 synchronized with the AC voltage V 0, the
図7(B)では、クロックCLK1、CLK2の位相は、交流電圧V0に対してθ度遅れている。このように交流電圧V0に対して位相差θ度を有するクロックCLK1、CLK2は、制御部150が位相シフト回路153を用いて生成すればよい。
In FIG. 7B, the phases of the clocks CLK1 and CLK2 are delayed by θ degrees with respect to the AC voltage V 0. As described above, the clocks CLK1 and CLK2 having a phase difference θ degree with respect to the AC voltage V 0 may be generated by the
制御部150は、交流電圧V0に対する2つのクロックCLK1、CLK2の位相差を調整して最大の受電効率が得られる位相を検出する。最大の受電効率が得られる位相は、受電器100が受電する電力が最大になる位相であり、交流電圧V0に対する2つのクロックCLK1、CLK2の位相差により、1周期の全期間にわたって共振状態になるときに受電電力が最大になる。このため、制御部150は、交流電圧V0に対する2つのクロックCLK1、CLK2の位相差を増大及び減少させながら受電電力が最大になる位相差を検出し、検出した位相差を0度として取り扱う。
そして、制御部150は、受電電力が最大になる位相差(0度)と、送電器10から受信する位相差を表すデータとに基づいて、交流電圧V0に対する2つのクロックの位相差を位相シフト回路153で設定する。
Then, the
次に、図8を用いて、駆動信号の位相差を調整した場合に、受電器100が送電器10から受電する電力の受電効率について説明する。
Next, with reference to FIG. 8, the power receiving efficiency of the electric power received from the
図8は、駆動信号の位相差に対する受電効率の特性を示すシミュレーション結果を示す図である。横軸の位相差は、受電電力が最大となる位相差を0度としたときの交流電圧V0に対する2つのクロックの位相差であり、縦軸の受電効率は、交流電源1(図1参照)が送電器10に入力する電力(Pin)に対する、受電器100が出力する電力(Pout)の比である。受電効率は、送電器10と受電器100との間における電力の伝送効率に等しい。
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result showing the characteristics of the power receiving efficiency with respect to the phase difference of the drive signal. The phase difference on the horizontal axis is the phase difference between the two clocks with respect to the AC voltage V 0 when the phase difference at which the received power is maximized is 0 degrees, and the power receiving efficiency on the vertical axis is the AC power supply 1 (see FIG. 1). ) Is the ratio of the electric power (Pout) output by the
なお、送電器10が送電する電力の周波数は6.78MHzであり、駆動信号の周波数もこれと同一に設定した。また、位相差が0度の状態は、共振電流の1周期の全期間にわたって磁界共鳴による共振が二次側共振コイル110に生じており、共振電流が二次側共振コイル110に流れている状態である。位相差が大きくなることは、共振電流の1周期の中で二次側共振コイル110に共振が生じない期間が増えることを意味する。従って、位相差が180度の状態は、理論的には二次側共振コイル110に共振電流が全く流れない状態になる。
The frequency of the electric power transmitted by the
図8に示すように、位相差を0度から増大させて行くと、受電効率が低下する。位相差が約60度以上になると、受電効率は約0.1未満である。このように、交流電圧V0に対する2つのクロックの位相差を変化させると、二次側共振コイル110に流れる共振電流の電力量が変化することにより、受電効率が変化する。
As shown in FIG. 8, as the phase difference is increased from 0 degrees, the power receiving efficiency decreases. When the phase difference is about 60 degrees or more, the power receiving efficiency is less than about 0.1. When the phase difference between the two clocks with respect to the AC voltage V 0 is changed in this way, the power amount of the resonance current flowing through the
図9は、実施の形態の電力伝送システム500を用いた送電装置80と電子機器200A及び200Bを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a
送電装置80は、図4に示す送電装置80と同一のものであるが、図9では、図4における一次側コイル11、制御部15、及びアンテナ16以外の構成要素を電源部10Aとして表してある。電源部10Aは、一次側共振コイル12、整合回路13、キャパシタ14をまとめて表したものである。なお、交流電源1、一次側共振コイル12、整合回路13、キャパシタ14をまとめて電源部として捉えてもよい。
The
アンテナ16は、例えば、Bluetooth(登録商標)のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ16は、電子機器200A及び200Bに含まれる受電器100A及び100Bから、受電電力及び定格出力を表すデータを受信するために設けられており、受信したデータは制御部15に入力される。制御部15は、制御部の一例であるとともに第3通信部の一例である。
The
電子機器200A及び200Bは、例えば、それぞれ、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機である。電子機器200A及び200Bは、それぞれ、受電器100A及び100B、DC−DCコンバータ210A及び210B、及び、バッテリ220A及び220Bを内蔵する。
The
受電器100A及び100Bは、図4に示す受電器100と同様の構成を有する。DC−DCコンバータ210A及び210Bは、それぞれ、図4に示すDC−DCコンバータ210と同様である。また、バッテリ220A及び220Bは、それぞれ、図4に示すバッテリ220と同様である。
The
受電器100Aは、二次側共振コイル110A、キャパシタ115A、整流回路120A、調整部130A、平滑キャパシタ140A、制御部150A、及びアンテナ170Aを有する。二次側共振コイル110Aは、第1の二次側共振コイルの一例である。
The
二次側共振コイル110A、キャパシタ115A、整流回路120A、調整部130A、平滑キャパシタ140A、制御部150Aは、それぞれ、図4に示す二次側共振コイル110、キャパシタ115、整流回路120、調整部130、平滑キャパシタ140、制御部150に対応する。なお、図9では、二次側共振コイル110A、整流回路120A、平滑キャパシタ140Aを簡略化して示し、電圧計155B及び出力端子160X、160Yは省略する。
The
受電器100Bは、二次側共振コイル110B、キャパシタ115B、整流回路120B、調整部130B、平滑キャパシタ140B、制御部150B、及びアンテナ170Bを有する。受電器100Bは、受電器100Aから見て、他の受電器の一例である。また、二次側共振コイル110Bは、第2の二次側共振コイルの一例である。
The
二次側共振コイル110B、キャパシタ115B、整流回路120B、調整部130B、平滑キャパシタ140B、制御部150Bは、それぞれ、図4に示す二次側共振コイル110、キャパシタ115、整流回路120、調整部130、平滑キャパシタ140、制御部150に対応する。なお、図9では、二次側共振コイル110B、整流回路120B、平滑キャパシタ140Bを簡略化して示し、電圧計155B及び出力端子160X、160Yは省略する。
The secondary resonance coil 110B, the
アンテナ170A及び170Bは、例えば、Bluetooth(登録商標)のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ170A及び170Bは、送電器10のアンテナ16とデータ通信を行うために設けられており、それぞれ、受電器100A及び100Bの制御部150A及び150Bに接続されている。制御部150A及び150Bは、駆動制御部の一例であるとともに、それぞれ、第1通信部及び第2通信部の一例である。
The
受電器100Aの制御部150Aは、二次側共振コイル110Aの受電電力と、バッテリ220Aの定格出力を表すデータをアンテナ170Aを介して送電器10に送信する。同様に、受電器100Bの制御部150Bは、二次側共振コイル110Bの受電電力と、バッテリ220Bの定格出力を表すデータをアンテナ170Bを介して送電器10に送信する。
The control unit 150A of the
電子機器200A及び200Bは、それぞれ、送電装置80の近くに配置した状態で、送電装置80に接触せずにバッテリ220A及び220Bを充電することができる。バッテリ220A及び220Bの充電は、同時に行うことが可能である。
The
電力伝送システム500は、図9に示す構成要素のうち、送電器10と、受電器100A及び100Bとによって構築される。すなわち、送電装置80と、電子機器200A及び200Bとは、磁界共鳴による非接触状態での電力伝送を可能にする電力伝送システム500を採用している。
The
ここで、バッテリ220A及び220Bの充電を同時に行うと、図2及び図3を用いて説明したように、電子機器200A及び200Bへの電力の供給バランスがよくない状態が生じうる。
Here, if the
そこで、送電器10は、電力供給のバランスを改善するために、二次側共振コイル110Aの受電効率、バッテリ220Aの定格出力、二次側共振コイル110Bの受電効率、及びバッテリ220Bの定格出力に基づいて、交流電圧V0に対する調整部130A及び130Bを駆動する駆動信号(クロックCLK1とCLK2)の位相差を設定する。
Therefore, in order to improve the balance of power supply, the
図10は、駆動信号の位相差と、受電器100A及び100Bの受電効率との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the phase difference of the drive signal and the power receiving efficiency of the
ここでは、受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を受電効率が最大となる位相差(0度)に固定した状態において、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を受電効率が最大となる位相差(0度)から変化させる場合について説明する。
Here, in a state where the phase difference of the drive signal that drives the adjustment unit 130B of the
図10において、横軸は、受電器100A、100Bの調整部130A、130Bを駆動する駆動信号の位相差(θA、θB)を表す。また、左側の縦軸は、受電器100A及び100Bのそれぞれの受電効率と、受電器100A及び100Bの受電効率の合計値とを示す。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the phase difference (θA, θB) of the drive signals that drive the adjusting
受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を0度に固定した状態で、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度から増大又は低下させて行くと、図10に示すように、受電器100Aの受電効率の比率は低下する。受電器100Aの受電効率は、位相差が0度のときに最大である。また、受電器100Aの受電効率の低下に伴い、受電器100Aの受電効率の比率は増大する。
When the phase difference of the drive signal that drives the adjustment unit 130B of the
このように受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を変化させると、受電器100Aの受電量が減少するため、受電器100Aに流れる電流も減少する。すなわち、位相差の変化により、受電器100Aのインピーダンスが変化していることになる。
When the phase difference of the drive signal that drives the adjusting
磁界共鳴を用いた同時電力伝送では、磁界共鳴によって送電器10から受電器100A及び100Bに送電される電力を受電器100Aと100Bとで分配している。このため、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度から変化させて行くと、受電器100Aの受電量が減る分だけ、受電器100Bの受電量が増えることになる。
In the simultaneous power transmission using the magnetic field resonance, the electric power transmitted from the
このため、図10に示すように、受電器100Aの受電効率の比率は低下する。また、これに伴い受電器100Bの受電効率の比率は増大する。
Therefore, as shown in FIG. 10, the ratio of the power receiving efficiency of the
受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差が約±90度まで変化すると、受電器100Aの受電効率の比率は、略0まで低下し、受電器100Bの受電効率の比率は、約0.8まで増大する。
When the phase difference of the drive signal driving the
そして、受電器100A及び100Bの受電効率の和は、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差が0度のときに約0.85であり、受電器100Bの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差が約±90度まで低下すると、受電器100A及び100Bの受電効率の和は、約0.8になる。
The sum of the power receiving efficiencies of the
このように、受電器100Aの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を0度に固定した状態で、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度から変化させて行くと、受電器100Aの受電効率の比率が低下し、受電器100Bの受電効率の比率が増大する。そして、受電器100A及び100Bの受電効率の和は、約0.8前後の値で大きく変動しない。
In this way, with the phase difference of the drive signal driving the adjustment unit 130B of the
磁界共鳴を用いた電力伝送では、磁界共鳴によって送電器10から受電器100A及び100Bに送電される電力を受電器100Aと100Bとで分配しているため、位相差が変化しても、受電器100A及び100Bの受電効率の和が大きく変動しない。
In power transmission using magnetic field resonance, the power transmitted from the
同様に、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度に固定した状態で、受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を0度から低下させれば、受電器100Bの受電効率の比率が低下し、受電器100Aの受電効率の比率が増大することになる。そして、受電器100A及び100Bの受電効率の和は、約0.8前後の値で大きく変動しない。
Similarly, if the phase difference of the drive signal that drives the
従って、受電器100A又は100Bの調整部130A又は130Bのいずれか一方を駆動する駆動信号の位相差を調整すれば、受電器100A及び100Bの受電効率の比率を調整することができる。
Therefore, by adjusting the phase difference of the drive signal that drives either the adjusting
以上のように、調整部130A又は130Bを駆動する駆動信号の位相差を変化させると、受電器100A及び100Bの二次側共振コイル110A及び110Bの受電効率の比率が変わる。
As described above, when the phase difference of the drive signal for driving the
このため、実施の形態では、受電器100A及び100Bの調整部130A及び130Bの駆動信号のうちのいずれか一方の位相差を基準の位相差から変更する。基準の位相差は、例えば、受電効率が最大となる位相差を基準の位相差(0度)と定義し、この場合には、いずれか他方の位相差を0度から変化させる。
Therefore, in the embodiment, the phase difference of one of the drive signals of the adjusting
この際に、調整部130A及び130Bのどちらの駆動信号の位相差を基準の位相差から変更するかは、次のように判定する。
At this time, which of the drive signals of the adjusting
まず、バッテリ220Aの定格出力を二次側共振コイル110Aの受電効率で除算して得る第1の値と、バッテリ220Bの定格出力を二次側共振コイル110Bの受電効率で除算して得る第2の値とを求める。
First, the first value obtained by dividing the rated output of the
そして、第1の値と第2の値とのうち、いずれか小さい方の受電器(100A又は100B)に対応する駆動信号の位相差を0度から変化させて適切な位相差に設定する。 Then, the phase difference of the drive signal corresponding to the smaller of the first value and the second value (100A or 100B) is changed from 0 degrees to set an appropriate phase difference.
定格出力を受電効率で除算して得る値は、送電器10が受電器(100A又は100B)に送電する電力量(必要送電量)を表す。必要送電量とは、受電器(100A又は100B)が余剰電力も不足電力も生じることなく受電できるように、送電器10から送電する電力量である。
The value obtained by dividing the rated output by the power receiving efficiency represents the amount of power (required power transmission amount) transmitted by the
従って、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量を絞れば、必要送電量が大きい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量を増やすことができる。この結果、受電器100A及び100Bへの電力供給量のバランスを改善することができる。
Therefore, if the power supply amount to the power receiver (100A or 100B) having the smaller required power transmission amount is reduced, the power supply amount to the power receiver (100A or 100B) having the larger required power transmission amount can be increased. As a result, the balance of the amount of power supplied to the
図10から分かるように、いずれか一方の受電器(100A又は100B)の位相差を変化させると、その受電器(100A又は100B)の受電電力量が低下する。また、いずれか他方の受電器(100A又は100B)は、位相差が0度に固定された状態で、受電電力量が増大する。 As can be seen from FIG. 10, when the phase difference of either of the power receivers (100A or 100B) is changed, the amount of power received by the power receiver (100A or 100B) decreases. Further, in either of the other power receivers (100A or 100B), the amount of power received increases in a state where the phase difference is fixed at 0 degrees.
このため、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)に対応する駆動信号の位相差を基準の位相差(0度)から変化させれば、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量が絞られ、必要送電量が大きい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量を増やすことができる。 Therefore, if the phase difference of the drive signal corresponding to the power receiver (100A or 100B) with the smaller required power transmission amount is changed from the reference phase difference (0 degree), the power receiver with the smaller required power transmission amount (100A or 100B) The amount of power supplied to 100A or 100B) is narrowed down, and the amount of power supplied to the receiver (100A or 100B) having the larger required power transmission amount can be increased.
このようにして、受電器100A及び100Bへの電力供給量のバランスを改善すればよい。なお、具体的な位相差の設定方法については後述する。
In this way, the balance of the amount of power supplied to the
次に、図11を用いて、送電器10が受電器100A及び100Bから受電効率と定格出力を表すデータを入手する方法について説明する。
Next, a method in which the
図11は、送電器10と受電器100A及び100Bとが位相差を設定するために実行する処理を示すタスク図である。このタスクは、制御部15、150A、及び150B(図9参照)によって実行される。
FIG. 11 is a task diagram showing a process executed by the
まず、受電器100Aは、受電電力を表すデータを送電器10に送信する(ステップS1A)。同様に、受電器100Bは、受電電力を表すデータを送電器10に送信する(ステップS1B)。これにより、送電器10は、受電器100A及び100Bから受電電力を表すデータを受信する(ステップS1)。
First, the
受電電力を表すデータの送信は、例えば、送電器10からのリクエストに応じて、制御部150A及び150Bがアンテナ170A及び170Bを介して行うようにすればよい。また、受電電力を表すデータには、受電器100A及び100Bを識別する識別子を含ませればよい。
The data representing the received power may be transmitted, for example, by the control units 150A and 150B via the
受電電力を表すデータは、次のようにして取得すればよい。まず、送電器10から受電器100Bに調整部130Bの両スイッチ(図4の131X及び131Y)をオンに設定する信号を無線通信で送信するとともに、送電器10から受電器100Aに調整部130Aの両スイッチをオフに設定する信号を無線通信で送信する。
The data representing the received power may be acquired as follows. First, a signal for setting both switches (131X and 131Y in FIG. 4) of the adjustment unit 130B to be turned on is transmitted from the
ここで、調整部130Bの両スイッチをオンにすると、調整部130Bには共振が生じなくなり、受電器100Bは電力を受電しない状態になる。すなわち、受電器100Bはオフにされる。また、調整部130Aの両スイッチをオフにすると、二次側共振コイル110Aに共振電流が流れる状態になる。
Here, when both switches of the adjusting unit 130B are turned on, resonance does not occur in the adjusting unit 130B, and the
そして、送電器10から磁界共鳴で所定の電力を受電器100Aに送電し、受電器100Aで電力を受電する。このとき、受電器100Aで受信した電力量を表す信号を送電器10に送電すれば、送電器10で受電器100Aの受電効率を測定することができる。
Then, a predetermined electric power is transmitted from the
また、受電器100Bの受電効率を測定するには、送電器10から受電器100Aに調整部130Aの両スイッチをオンに設定する信号を無線通信で送信するとともに、送電器10から受電器100Bに調整部130Bの両スイッチをオフに設定する信号を無線通信で送信する。送電器10から磁界共鳴で所定の電力を受電器100Bに送電し、受電器100Bで受信した電力量を表す信号を送電器10に送電すれば、送電器10で受電器100Bの受電効率を測定することができる。
Further, in order to measure the power receiving efficiency of the
次に、受電器100Aは、定格出力を表すデータを送電器10に送信する(ステップS2A)。同様に、受電器100Bは、定格出力を表すデータを送電器10に送信する(ステップS2B)。これにより、送電器10は、受電器100A及び100Bから定格出力を表すデータを受信する(ステップS2)。
Next, the
電子機器200A及び200Bの定格出力を表すデータは、例えば、制御部150A及び150Bの内部メモリに予め格納しておき、受電効率を表すデータを送った後に、制御部150A及び150Bがアンテナ170A及び170Bを介して送電器10に送信するようにしておけばよい。
The data representing the rated output of the
次に、送電器10は、受電器100Aの受電効率を表すデータ及び定格出力を表すデータと、受電器100Bの受電効率を表すデータ及び定格出力を表すデータとに基づき、受電器100A及び100Bに対応する駆動信号の位相差を演算する(ステップS3)。いずれか一方の位相差は、受電効率が最大となる基準の位相差(0度)であり、他方の位相差は、基準の位相差(0度)から変化して最適化された位相差である。ステップS3の詳細は、図15を用いて後述する。
Next, the
次に、送電器10は、位相差を表すデータを受電器100A及び100Bに送信する(ステップS4)。そして、受電器100A及び100Bは、位相差を受信する(ステップS4A及びS4B)。
Next, the
ここで、送電器10の制御部15は、位相差を演算した後に、アンテナ16を介して位相差を表すデータを受電器100A及び100Bに送信するように設定されている。
Here, the
受電器100A及び100Bの制御部150A及び150Bは、位相差を駆動信号に設定する(ステップS5A及びS5B)。
The control units 150A and 150B of the
送電器10は、送電を開始する(ステップS6)。ステップS6の処理は、例えば、駆動信号への位相差の設定を制御部150A及び150Bが完了したことを表す通知が送電器10に対してなされたときに実行すればよい。なお、過電圧が生じた場合の処理については後述する。
The
ここで、図12及び図13を用いて、受電器100A及び100Bの受電効率を表すデータの取得方法について説明する。
Here, a method of acquiring data representing the power receiving efficiency of the
図12は、送電装置80と電子機器200A及び200Bの等価回路を示す図である。図12に示す等価回路は、図9に示す送電装置80と電子機器200A及び200Bに対応している。ただし、ここでは、送電装置80は、一次側コイル11を含まず、交流電源1に一次側共振コイル12が直接接続されているものとして説明する。また、受電器100A及び100Bは、それぞれ、電圧計155BA及び155Bを含む。
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the
図12では、二次側共振コイル110Aは、コイルLRAと抵抗器RRAであり、キャパシタ115Aは、キャパシタCRAである。また、平滑キャパシタ140AはキャパシタCSAであり、DC−DCコンバータ210Aとバッテリ220Aは、抵抗器RLAである。
In FIG. 12, the
同様に、二次側共振コイル110Bは、コイルLRBと抵抗器RRBであり、キャパシタ115Bは、キャパシタCRBである。また、平滑キャパシタ140BはキャパシタCSBであり、DC−DCコンバータ210Bとバッテリ220Bは、抵抗器RLBである。
Similarly, the secondary side resonance coil 110B is a coil L RB and the resistor R RB, capacitors 115B is a capacitor C RB. Also, the smoothing
また、送電装置80の一次側共振コイル12は、抵抗器RTとコイルLTであり、交流電源1は、電源VSと抵抗器RSである。また、キャパシタ14は、キャパシタCTである。
The primary
送電装置80と電子機器200Aとの相互インダクタンスをMTA、送電装置80と電子機器200Bとの相互インダクタンスをMTB、電子機器200Aと200Bとの相互インダクタンスをMABとする。
The mutual inductance of the
ここで、相互インダクタンスをMTAと相互インダクタンスをMTBに比べると、相互インダクタンスをMABは無視できるほど小さいので、ここでは、相互インダクタンスをMTAと相互インダクタンスをMTBについて検討する。 Here, when comparing the mutual inductance M TA and mutual inductance M TB, since the mutual inductance M AB enough negligible small, here, a mutual inductance M TA and mutual inductance discuss M TB.
相互インダクタンスMTAは、送電装置80と、電子機器200Aの受電器100Aとの受電効率によって決まる。受電効率は、送電装置80に対する受電器100Aの位置(距離)と姿勢(角度)によって決まるからである。同様に、相互インダクタンスMTBは、送電装置80と、電子機器200Bの受電器100Bとの受電効率によって決まる。
The mutual inductance MTA is determined by the power receiving efficiency between the
受電器100Aの受電効率は、受電器100Bをオフにした状態で、送電器10から受電器100Aに電力を送電し、受電器100Aが受電した電力量を計測することによって求めることができる。同様に、受電器100Bの受電効率は、受電器100Aをオフにした状態で、送電器10から受電器100Bに電力を送電し、受電器100Bが受電した電力量を計測することによって求めることができる。
The power receiving efficiency of the
従って、受電器100Aと100Bの単独での受電効率を求めれば、相互インダクタンスMTAと、相互インダクタンスMTBを求めることができる。
Therefore, if the power receiving efficiency of the
実施の形態では、受電器100A及び100Bの二次側共振コイル110A及び110Bの受電効率の比率を変えるために、調整部130A又は130Bを駆動する駆動信号の位相差を変化させる。
In the embodiment, the phase difference of the drive signal for driving the
このため、相互インダクタンスMTAと相互インダクタンスMTBとの関係に対して、位相差を関連付けたテーブルデータを予め用意しておき、このようなテーブルデータを用いて、駆動信号の位相差を調整する。 Therefore, table data in which the phase difference is associated with the relationship between the mutual inductance MTA and the mutual inductance MTB is prepared in advance, and the phase difference of the drive signal is adjusted by using such table data. ..
図13は、相互インダクタンスMTAと相互インダクタンスMTBとの関係に対して、位相差を関連付けたテーブルデータを示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing table data in which the phase difference is associated with the relationship between the mutual inductance MTA and the mutual inductance MTB.
図13の(A)は、調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を0度に固定した状態で、調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を調整するためのテーブルデータである。
FIG. 13A is table data for adjusting the phase difference of the drive signal driving the
相互インダクタンスMTA1、MTA2、MTA3・・・は、実際には、具体的な相互インダクタンスMTAの値をとる。同様に、相互インダクタンスMTB1、MTB2、MTB3・・・は、実際には、具体的な相互インダクタンスMTBの値をとる。位相差PD1A、PD2A、PD3A、・・・、PD11A、PD12A、PD13A、・・・は、具体的には、シミュレーションまたは実験的に求められた具体的な位相差の値をとる。
The
図13の(B)は、調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度に固定した状態で、調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を調整するためのテーブルデータである。
FIG. 13B is table data for adjusting the phase difference of the drive signal driving the adjusting unit 130B in a state where the phase difference of the driving signal driving the
相互インダクタンスMTA1、MTA2、MTA3・・・と、相互インダクタンスMTB1、MTB2、MTB3・・・は、図13の(A)と同様である。位相差PD1B、PD2B、PD3B、・・・、PD11B、PD12B、PD13B、・・・は、具体的には、シミュレーションまたは実験的に求められた具体的な位相差の値をとる。
The
図13の(A)及び(B)に示すテーブルデータを実験的に求めるには、受電器100Aと100Bの送電器10に対する位置及び姿勢を様々に変えた状態で、相互インダクタンスをMTAとMTBを計測しつつ、位相差の最適化を図ることによって作成することができる。
In order to experimentally obtain the table data shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B), the mutual inductances of the
図14は、相互インダクタンスMTA、MTBと、受電効率とを関連付けたテーブルデータである。図14の(A)は、相互インダクタンスMTAと、受電器100Aの受電効率とを関連付けたテーブルデータであり、図14の(B)は、相互インダクタンスMTBと、受電器100Bの受電効率とを関連付けたテーブルデータである。
FIG. 14 is table data in which the mutual inductances M TA and M TB are associated with the power receiving efficiency. (A) of FIG. 14, the mutual inductance M TA, a table data that associates a power receiving efficiency of the
相互インダクタンスMTA、MTBは、それぞれ、送電装置80と、受電器100A、100Bとの受電効率EA、EBによって決まる。
Mutual inductance M TA, M TB, respectively, the
図14の(A)では、相互インダクタンスMTA1、MTA2、・・・と、受電器100Aの受電効率EA1、EA2、・・・とが関連付けられている。また、図14の(B)では、相互インダクタンスMTB1、MTB2、・・・と、受電器100Bの受電効率EB1、EB2、・・・とが関連付けられている。
In (A) of FIG. 14, the mutual inductance M TA 1, M TA 2, and ..., power reception efficiency of the
予め実験等で受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBと、受電効率とを測定しておき、図14の(A)、(B)に示すようなテーブルデータを作成しておけば、受電器100A、100Bの受電効率から、受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBを求めることができる。あるいはシミュレーションによって、受電器100A、100Bの受電効率から、受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBを求めてもよい。
If the mutual inductances M TA and M TB of the
次に、図15を用いて、位相差の設定方法について説明する。 Next, a method of setting the phase difference will be described with reference to FIG.
図15は、実施の形態の送電器10が受電器100A又は100Bの位相差を設定する方法を示すフローチャートである。このフローは、送電器10の制御部15によって実行される処理を表し、図11のステップS3の処理内容の詳細を示すものである。
FIG. 15 is a flowchart showing a method in which the
制御部15は、受電器100A及び100Bから受電電力を表す信号を受信して受電効率を求め、受電器100A及び100Bから定格出力を表す信号を受信してステップS3に進行すると、図15に示す処理を開始する。
The
制御部15は、バッテリ220Aの定格出力を二次側共振コイル110Aの受電効率で除算して得る第1の値と、バッテリ220Bの定格出力を二次側共振コイル110Bの受電効率で除算して得る第2の値とを求め、第1の値が第2の値よりも大きいか否かを判定する(ステップS31)。
The
制御部15は、第1の値が第2の値よりも大きい(S31:YES)と判定すると、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を0度に設定する(ステップS31A)。
When the
次いで、制御部15は、受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を設定する(ステップS32A)。具体的には、制御部15は、図14の(A)及び(B)に示すテーブルデータに基づき、それぞれ、受電器100A、100Bの受電効率EA、EBから受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBを求める。そして、制御部15は、図13の(B)に示すテーブルデータから、受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBに基づいて、受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を求める。
Next, the
ステップS32Aの処理が終了すると、制御部15はフローをステップS4(図11参照)に進行する。
When the process of step S32A is completed, the
また、制御部15は、第1の値が第2の値よりも小さい(S31:NO)と判定すると、受電器100Bの調整部130Bを駆動する駆動信号の位相差を0度に設定する(ステップS31B)。
Further, when the
次いで、制御部15は、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を設定する(ステップS32B)。具体的には、制御部15は、図14の(A)及び(B)に示すテーブルデータに基づき、それぞれ、受電器100A、100Bの受電効率EA、EBから受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBを求める。そして、制御部15は、図13の(A)に示すテーブルデータから、受電器100A、100Bの相互インダクタンスMTA、MTBに基づいて、受電器100Aの調整部130Aを駆動する駆動信号の位相差を求める。
Next, the
ステップS32Bの処理が終了すると、制御部15はフローをステップS4(図11参照)に進行する。
When the process of step S32B is completed, the
以上のようにして、制御部15は、受電器100A、100Bの調整部130A、130Bを駆動する駆動信号の位相差を設定する。
As described above, the
上述のように、受電器100A及び100Bの二次側共振コイル110A及び110Bの受電効率と、電子機器200A及び200Bの定格出力とにより、受電器100A及び100Bへの必要送電量を求める。
As described above, the required power transmission amount to the
そして、受電器100A及び100Bのうち、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)に対応する駆動信号の位相差を基準の位相差から変化させる。
Then, the phase difference of the drive signal corresponding to the power receiver (100A or 100B) having the smaller required power transmission amount among the
この結果、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量が絞られ、必要送電量が大きい方の受電器(100A又は100B)への電力供給量を増やすことができる。この結果、受電器100A及び100Bへの電力供給量のバランスを改善することができる。
As a result, the power supply amount to the power receiver (100A or 100B) having the smaller required power transmission amount can be narrowed down, and the power supply amount to the power receiver (100A or 100B) having the larger required power transmission amount can be increased. .. As a result, the balance of the amount of power supplied to the
図16は、クロックCLK1、D−FF158Cの出力、及びOR回路158Aの出力の関係を示す図である。D−FF158Cの出力は、出力端子Dから出力される信号のレベル(H又はL)を表す。図16(A)には、出力端子Dから出力される信号のレベルがLレベルの場合のクロックCLK1とOR回路158Aの出力の関係を示し、図16(B)には、出力端子Dから出力される信号のレベルがHレベルの場合のクロックCLK1とOR回路158Aの出力の関係を示す。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the clock CLK1, the output of the D-FF158C, and the output of the
図16(A)に示すように、出力端子Dから出力される信号のレベルがLレベルの場合には、クロックCLK1の信号レベルは、OR回路158Aの出力にそのまま反映される。一方、図16(B)に示すように、出力端子Dから出力される信号のレベルがHレベルの場合には、クロックCLK1の信号レベルはOR回路158Aの出力に反映されず、OR回路158Aの出力は、Hレベルになる。
As shown in FIG. 16A, when the level of the signal output from the output terminal D is L level, the signal level of the clock CLK1 is directly reflected in the output of the
なお、ここでは、クロックCLK1、D−FF158Cの出力、及びOR回路158Aの出力の関係について説明したが、クロックCLK2は、クロックCLK1を反転させた信号レベルを有するため、クロックCLK2、D−FF158Cの出力、及びOR回路158Bの出力の関係も同様である。
Here, the relationship between the output of the clock CLK1 and the D-FF158C and the output of the
スイッチ131X又は131Yの両端間電圧が過電圧になっている間は、OR回路158Aの出力がHレベルに保持されるので、OR回路158A及び158Bの出力は、ともにHレベルに保持される。このため、スイッチ131X及び131Yをオンの状態に保持することができる。
While the voltage across the
スイッチ131X及び131Yをオンの状態に保持されると、二次側共振コイル110(図4参照)を流れる電流は、キャパシタ115には流れなくなり、最もインピーダンスの低いスイッチ131X及び131Yを流れるようになる。このようになると、二次側共振コイル110には共振が生じなくなる。
When the
図17は、一次側共振コイル12の送電電圧、二次側共振コイル110の端子112X及び112Yの電圧(端子間電圧)、及び受電器100の受電電力の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。受電電力は、一例として6.78MHzであるため、正弦波系が横軸方向に圧縮されている。
FIG. 17 is a diagram showing simulation results of the transmission voltage of the
送電電圧は、一次側共振コイル12に印加する交流電圧である。端子112X及び112Yの端子間電圧は、スイッチ131X及び131Yの各両端間電圧の合計値である。受電電力は、出力端子160X、160YからDC−DCコンバータ210に入力される電力である。
The power transmission voltage is an AC voltage applied to the
図17(A)には、一次側共振コイル12の送電電圧の振幅を0Vから10Vまで増大させる場合の電圧波形を示し、図17(B)及び(C)には、図17(A)に示すように送電電圧を増大させる場合における端子間電圧及び受電電力を示す。
17 (A) shows the voltage waveform when the amplitude of the power transmission voltage of the primary
図17(C)には、一次側共振コイル12に印加する交流電圧(送電電圧)の振幅を0Vから25Vまで増大させる場合の電圧波形を示し、図17(D)及び(E)には、図17(C)に示すように送電電圧を増大させる場合における端子間電圧及び受電電力を示す。なお、過電圧を判定するための所定の閾値は、40Vである。
17 (C) shows a voltage waveform when the amplitude of the AC voltage (transmission voltage) applied to the primary
図17(A)に示すように送電電圧の振幅を0Vから10Vまで漸次的に増大させると、図17(B)に示すように端子間電圧の振幅は、0Vから約25Vまで漸次的に増大し、図17(C)に示すように受電電力は、漸次的に増大する。送電開始(0秒)から約100μs(マイクロ秒)が経過した時点で送電電圧の振幅が10Vで一定になると、端子間電圧の振幅は約25Vで一定になり、受電電力は約2.7Wで一定になる。 When the amplitude of the transmission voltage is gradually increased from 0V to 10V as shown in FIG. 17 (A), the amplitude of the inter-terminal voltage is gradually increased from 0V to about 25V as shown in FIG. 17 (B). However, as shown in FIG. 17C, the received power gradually increases. When the amplitude of the transmission voltage becomes constant at 10V when about 100 μs (microseconds) elapses from the start of power transmission (0 seconds), the amplitude of the voltage between terminals becomes constant at about 25V and the received power is about 2.7W. Become constant.
また、図17(D)に示すように送電電圧の振幅を0Vから漸次的に増大させると、図17(E)に示すように端子間電圧の振幅は、0Vから漸次的に増大し、図17(F)に示すように受電電力は、漸次的に増大する。送電開始(0秒)から約75μs(マイクロ秒)の時点で送電電圧の振幅が約20Vに達して端子間電圧の振幅が40Vを超えると、検出部180からコンパレータ158Dに入力される検出電圧が閾値を超える。すなわち、過電圧が生じる。この時点で、受電電力は約1.8Wである、
この結果、OR回路158A及び158Bの出力がともにHレベルになり、スイッチ131X及び131Yがともにオン状態になるため、図17(E)に示す端子間電圧は、約75μsにおいて0Vに瞬時に低下する。
Further, when the amplitude of the transmission voltage is gradually increased from 0 V as shown in FIG. 17 (D), the amplitude of the inter-terminal voltage is gradually increased from 0 V as shown in FIG. 17 (E). As shown in 17 (F), the received power gradually increases. When the amplitude of the transmission voltage reaches about 20V and the amplitude of the voltage between terminals exceeds 40V at the time of about 75 μs (microseconds) from the start of power transmission (0 seconds), the detection voltage input from the
As a result, the outputs of the
また、端子間電圧が0Vになると、図17(F)に示すように、受電電力は約1.8Wから徐々に低下する。端子間電圧は、スイッチ131X及び131Yがともにオン状態になることによって瞬時に0Vになるのに対して、受電電力は、平滑キャパシタ140の容量の影響によって、徐々に低下することになる。
Further, when the voltage between terminals becomes 0 V, as shown in FIG. 17 (F), the received power gradually decreases from about 1.8 W. The voltage between terminals instantly becomes 0V when both
以上のように、スイッチ131X及び/又は131Yに過電圧が生じると、端子間電圧は瞬時に0Vに低下するので、スイッチ131X及び131Yを過電圧から保護することができる。
As described above, when an overvoltage occurs in the
次に、過電圧が生じた場合に受電器100と送電器10が行う処理について説明する。図18は、過電圧が生じた場合に受電器100と送電器10が行う処理を示すタスク図である。図18に示すタスク図は、図11に示すタスク図のステップS5A及びS5B(位相差の設定処理)と、ステップS6(送電開始の処理)とが行われた後に、受電器100と送電器10で行われる処理である。
Next, the processing performed by the
ここでは、2つの受電器100A及び100Bではなく、1つの受電器100と送電器10とにおいて行われる処理について説明する。このため、位相差を設定する処理をステップS5として示す。なお、受電器100が複数ある場合には、送電器10は、各受電器100と以下で説明する処理と同様の処理を行う。
Here, the processing performed by one
前提条件として、送電器10は、受電器100と通信を行える状態で送電を開始する(ステップS6)。また、受電器100は、送電器10と通信を行える状態で、処理部157がリセット信号を出力してD−FF158Cをリセットし、検出部180には電圧計181X、181Yによって検出される電圧が入力されていることとする。
As a precondition, the
送電器10の制御部15は、受電器100から異常信号を受信したかどうかを判定する(ステップS11)。異常信号は、受電器100の固有の識別子とともに送電器10に送信される。
The
制御部15は、異常信号を受信した(S11:YES)と判定すると、送電を停止する(ステップS12)。
When the
次いで、制御部15は、異常信号を送信した受電器100を識別子に基づいて識別し、受電器100の異常を認識したことを表す異常認識通知を受電器100に送信し、状態を判断する(ステップS13)。状態の判断は、どの受電器100で過電圧が生じたかを確認する処理である。
Next, the
制御部15は、送電電力を再設定するためにフローをステップS1にリターンする。
The
また、制御部15は、異常信号を受信していない(S11:NO)と判定すると、受電器100から終了通知を受信したかどうかを判定する(ステップS14)。ステップS14の処理は、終了通知を受信するまで繰り返し実行される。
Further, when the
制御部15は、終了通知を受信した(S14:YES)と判定すると、送電を停止する(ステップS15)。
When the
次いで、制御部15は、一連の処理を終了する(エンド)。
Next, the
また、受電器100の制御部150の処理部157は、ステップS5において位相差が設定された状態で、検出部180から入力される検出電圧を検知する(ステップS101)。
Further, the
次いで、処理部157は、検出電圧が所定値以下であるかどうかを判定する(ステップS102)。ステップS102の処理は、処理部157が、D−FF158Cの出力端子Qの出力がLレベルであるかどうかを判定することによって行われる。
Next, the
処理部157は、検出電圧が所定値以下である(S102:YES)と判定すると、位相差を設定した駆動信号でスイッチ131X及び131Yを駆動する(ステップS103)。
When the
処理部157は、充電が完了したかどうかを判定する(ステップS104)。充電が完了したかどうかは、バッテリ220から入力されるSOCが満充電を表すレベルに到達したかどうかで判定すればよい。
The
なお、ここでは、ステップS104において、充電が完了したかどうかを判定する形態について説明するが、充電が完了したかどうかを判定することに加えて、又は、充電が完了したかどうかを判定することの代わりに、バッテリ220を含む電子機器から充電が終了したことを表す信号が処理部157に入力されるようにし、充電が終了したことを表す信号に基づいて、ステップS104の判定処理を行ってもよい。
Here, in step S104, a mode for determining whether or not charging is completed will be described, but in addition to determining whether or not charging is completed, or determining whether or not charging is completed. Instead of, a signal indicating that charging is completed is input to the
処理部157は、充電が完了した(S104:YES)と判定すると、送電器10に終了通知を送信する(ステップS105)。終了通知は、充電の終了(完了)を表す信号であり、受電器100から送電器10に送信される。
When the
処理部157は、終了通知を送電器10に送信すると、一連の処理を終了する(エンド)。
When the
なお、処理部157は、充電が完了していない(S104:NO)と判定すると、フローをステップS101にリターンする。
When the
また、処理部157は、検出電圧が所定値以下ではない(S102:NO)と判定すると、D−FF158Cの出力がHレベルであることを確認し、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧の過電圧が生じたことを表す異常信号を送電器10に送信する(ステップS106)。D−FF158Cの出力がHレベルになる結果、OR回路158A及び158Bの出力がHレベルに保持され、スイッチ131X及び131Yがオン状態に保持される。なお、異常信号には、スイッチ131X及び131Yがオン状態に保持されていることを示す情報が含まれていてもよい。また、異常信号とともに、スイッチ131X及び131Yがオン状態に保持されていることを示す信号を受電器100から送電器10に送信してもよい。
Further, when the
次いで、処理部157は、異常認識通知を受信したかどうかを判定する(ステップS107)。ステップS107の処理は、処理部157が異常認識通知を受信するまで繰り返し行われる。処理部157は、ステップS107の処理を終えると、フローをステップS1A又はS1Bにリターンする。これにより、受電電力を送信する処理が行われる。
Next, the
以上のように、受電器100は、スイッチ131X又は131Yの両端間電圧に過電圧が生じると、スイッチ131X及び131Yがオン状態に保持されるため、二次側共振コイル110に電流の共振が生じなくなり、スイッチ131X及び131Yの両端間電圧が0Vになる。
As described above, in the
このため、受電効率を調整するスイッチ131X及び131Yを保護できる受電器100、電力伝送システム500、及び受電方法を提供することができる。スイッチ131X及び131Yは、FETによって実現される。FETは、キャパシタ133X、133Y及びダイオード132X、132Yに比べると許容電圧が低いため、過電圧によって破損するおそれがある。
Therefore, it is possible to provide a
このため、コンパレータ158Dで過電圧を監視し、過電圧が生じた場合には、スイッチ131X及び131Yをオン状態に保持することで、過電圧からスイッチ131X及び131Yを保護することができる。
Therefore, the
また、以上では、2つの受電器100A及び100Bのうち、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)に対応する駆動信号の位相差を低減することによって受電器100A及び100Bへの電力供給量のバランスを改善する形態について説明した。
Further, in the above, the power to the
しかしながら、3つ以上の受電器が同時に充電される場合もある。このような場合には、必要電力量(各定格電力を各受電効率で除算して得る電力量)が最大の受電器以外の受電器の駆動信号の位相差を低減するようにすればよい。 However, there are cases where three or more receivers are charged at the same time. In such a case, the phase difference of the drive signals of the receivers other than the receiver having the maximum required power amount (the amount of power obtained by dividing each rated power by each power receiving efficiency) may be reduced.
また、以上では、電子機器200A及び200Bが、一例として、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の端末機である形態について説明したが、電子機器200A及び200Bは、例えば、ノート型のPC(Personal Computer)、携帯電話端末機、携帯型のゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の充電式のバッテリを内蔵する電子機器であってもよい。
Further, in the above, the form in which the
また、以上では、2つの受電器100A及び100Bの受電効率と定格出力に応じて位相差を求め、制御部150A又は150Bがスイッチ131A及び131Bを駆動する駆動信号の位相差を調整する形態について説明した。
Further, in the above, the mode in which the phase difference is obtained according to the power receiving efficiency and the rated output of the two
しかしながら、1つの送電器10と1つの受電器100(図4参照)との間で電力を伝送する場合には、受電器100の制御部150が、実験等で予め求めておいた位相差を用いてスイッチ131A及び131Bを駆動してもよい。この場合には、制御部150の内部メモリにバッテリ220の定格出力を表すデータを格納しておく必要はない。
However, when power is transmitted between one
また、1つの送電器10と1つの受電器100(図4参照)との間で電力を伝送する場合には、受電器100の制御部150がクロックCLK1、CLK2の位相差を調整することによって、受電電力を調整することができる。この場合には、受電器100が受電する電力が最大になる位相差を検出する必要はない。
Further, when power is transmitted between one
また、以上では、受電器100の制御部150がクロックCLK1、CLK2の位相差を調整することによって、受電電力を調整する形態について説明したが、受電電力の調整方法は、このような手法に限られるものではない。例えば、クロックCLK1、CLK2の位相差をある位相差に設定した状態で、クロックCLK1、CLK2のデューティ比を調整することによって、受電電力を調整するようにしてもよい。
Further, in the above, the mode in which the
また、以上では、受電器100A及び100Bがバッテリ220A及び220Bを同時に充電する形態について説明した。しかしながら、電子機器200A及び200Bは、バッテリ220A及び220Bを含まずに、受電器100A及び100Bが受電した電力を直接的に消費して動作してもよい。受電器100A及び100Bは、同時に効率的に受電できるので、電子機器200A及び200Bがバッテリ220A及び220Bを含まない場合でも、電子機器200A及び200Bが同時に駆動することが可能になる。これは、時分割的に受電する場合には不可能であるため、同時に受電する場合のメリットの一つである。なお、このような場合には、電子機器200A及び200Bの駆動に必要な定格出力を用いて、位相差を設定すればよい。
Further, in the above, the mode in which the
また、以上では、送電器10の制御部15が駆動信号を生成し、受電器100A及び100Bに送信する形態について説明したが、送電器10の送電電力を表すデータを受電器100A、100Bに送信し、受電器100A、100B側で駆動信号を生成してもよい。この場合に、受電器100Aと100Bとの間でデータ通信を行い、受電器100A又は100Bで、どちらの受電電力が大きいかを判定し、受電電力の少ない方の受電器(100A又は100B)の駆動信号の位相差を増大するように、少なくともいずれか一方の受電器(100A又は100B)が駆動信号を生成するようにすればよい。
Further, in the above description, the mode in which the
また、送電器10が受電器100A、100Bから受電電力と定格出力を表すデータを受信して、必要送電量が小さい方の受電器(100A又は100B)の制御部(150A又は150B)に位相差を調整させるようにしてもよい。この場合に、位相差を調整するために必要なデータは、制御部(150A又は150B)が内部メモリに格納すればよい。
Further, the
また、調整部130のダイオード131X及び131Yの向きは、図4に示す向きとは反対であってもよい。
Further, the directions of the
また、以上では、処理部157が閾値を表す電圧をコンパレータ158Dに入力する形態について説明したが、図19に示すように、閾値を表す電圧を出力する回路を用いてもよい。図19は、閾値出力回路159Eを示す図である。閾値出力回路159Eは、シャントレギュレータ159E1、分圧抵抗器159E2、及び抵抗器159E3を有する。
Further, although the mode in which the
シャントレギュレータ159E1は、カソードが抵抗器159E3を介して電源VCCに接続されており、アノードは接地されている。分圧抵抗器159E2は、シャントレギュレータ159E1に並列に接続されており、中点がシャントレギュレータ159E1の基準端子に接続されている。このような閾値出力回路159Eは、シャントレギュレータ159E1のカソードから閾値を表す電圧を出力する。電圧値は、電源VCCの電圧値、分圧抵抗器159E2の抵抗値、及び抵抗器159E3の抵抗値によって設定される。
In the shunt regulator 159E1, the cathode is connected to the power supply VCS via the resistor 159E3, and the anode is grounded. The voltage dividing resistor 159E2 is connected in parallel to the shunt regulator 159E1, and the midpoint is connected to the reference terminal of the shunt regulator 159E1. Such a threshold
また、受電器100(図4参照)は、図20に示す受電器100Cのように変形してもよい。図20は、実施の形態の変形例の受電器100Cを示す図である。 Further, the power receiver 100 (see FIG. 4) may be deformed like the power receiver 100C shown in FIG. FIG. 20 is a diagram showing a power receiver 100C of a modified example of the embodiment.
受電器100Cは、図4に示す受電器100に対して、スイッチ131X及び131Yに並列接続されるスイッチ190Cを追加し、制御部150を制御部150Cに置き換えた構成を有する。
The power receiver 100C has a configuration in which a switch 190C connected in parallel to the
スイッチ190Cは、第3スイッチの一例であり、制御部150Cによってオン/オフの制御が行われる。スイッチ190Cは、制御部150Cから駆動信号が入力されない状態でオンになる(ノーマリーオン)のスイッチである。制御部150Cからスイッチ190Cに駆動信号が入力されない状態は、受電器100の電源がオフの状態である。受電器100の電源がオフの状態は、制御部150Cからスイッチ190Cに入力される駆動信号がオフ(Lレベル)の状態として捉えることができる。受電器100の電源がオンになると、制御部150Cは、スイッチ190CにHレベルの駆動信号を入力し、スイッチ190Cはオフにされる。
The switch 190C is an example of a third switch, and on / off control is performed by the control unit 150C. The switch 190C is a switch that is turned on (normally on) without a drive signal being input from the control unit 150C. When the drive signal is not input from the control unit 150C to the switch 190C, the power of the
このようなスイッチ190Cを用いれば、受電器100の電源をオフにしている間に、受電器100が電力を送電している送電器10の近くに位置しても、スイッチ190Cがオンであるため二次側共振コイル110には共振は生じないので、スイッチ131X及び131Yの破損を抑制することができる。
If such a switch 190C is used, the switch 190C is on even if the
また、制御部150(図5参照)は、図21に示す制御部150Dのように変形してもよい。図21は、実施の形態の変形例の制御部150Dを示す図である。
Further, the control unit 150 (see FIG. 5) may be deformed like the
制御部150Dは、図5に示す制御部150に対して、切替器159A、電圧調整部159B、及び予備電源159Cを追加し、処理部157を処理部157Dに置き換えたものである。切替器159A、電圧調整部159B、及び予備電源159Cは、保持信号出力部の一例である。
The
切替器159Aは、位相シフト回路153及びインバータ155とOR回路158A及び158Bの間に挿入されている。切替器159Aは、OR回路158A及び158Bの一方の入力端子(図21中の上側の入力端子)の入力を、位相シフト回路153及びインバータ155の出力(クロック)と、電圧調整部159Bから入力される電圧(Hレベルの駆動信号に相当する電圧)とで切り替える回路である。このような切り替えは、処理部157Dによって行われる。切替器159AがOR回路158A及び158Bの一方の入力端子(図21中の上側の入力端子)の入力を電圧調整部159Bから入力される電圧に切り替えると、OR回路158A及び158Bの一方の入力端子には、電圧調整部159Bから入力される電圧が入力される。
The
電圧調整部159Bは、予備電源159Cから入力される電圧をHレベルの駆動信号に相当する電圧に調整して切替器159Aに入力する回路である。このような電圧調整部159Bは、例えば、分圧抵抗器によって実現される。
The
予備電源159Cは、Hレベルの駆動信号に相当する電圧よりも高い所定の電圧を出力する電源である。予備電源159Cは、受電器100がオフのときに電圧を出力できるような定格容量を有していればよい。
The
処理部157Dは、受電器100の電源がオフにされると、切替器159Aが電圧調整部159Bから入力される電圧をOR回路158A及び159Bに出力するように、切替器159Aを切り替える。受電器100は、このように切替器159Aの出力を切り替えた状態で電源がオフにされる。
When the power of the
電圧調整部159Bの出力電圧がOR回路158A及び159Bの一方の入力端子に入力されると、OR回路158A及び159Bの出力はともにHレベルに保持されるので、スイッチ131X及び131Yは、オン状態に保持される。
When the output voltage of the
処理部157Dは、受電器100の電源がオンにされると、切替器159Aの出力を位相シフト回路153及びインバータ155から出力されるクロックに切り替える。この結果、受電器100の電源がオンのときには、OR回路158A及び158Bの一方の端子には、位相シフト回路153及びインバータ155からクロックが入力される。
When the power of the
このような切替器159A、電圧調整部159B、及び予備電源159Cを用いれば、受電器100の電源をオフにしている間に、受電器100が電力を送電している送電器10の近くに位置しても、スイッチ131X及び131Yがオンであるため、二次側共振コイル110には共振は生じず、スイッチ131X及び131Yの破損を抑制することができる。
By using such a
以上、本発明の例示的な実施の形態の受電器、電力伝送システム、及び受電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the power receiver, the power transmission system, and the power receiving method of the exemplary embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and claims for patent. Various modifications and changes are possible without departing from the range of.
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
共振コイル部を有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する制御部と
を含み、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値を超えると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、受電器。
(付記2)
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以下になると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持することを解除し、
前記第2スイッチをオン状態に保持することが解除されると、前記制御部は、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する、付記1記載の受電器。
(付記3)
前記第2検出部によって検出される両端間電圧と、前記所定の閾値とを比較し、前記両端間電圧が前記所定の閾値を超えると、第1レベルの比較結果を表す信号を出力する比較器と、
前記比較器から出力される信号が前記第1レベルになると、前記第1レベルを保持する保持部と、
前記第1信号と、前記保持部の出力信号との論理和を表す第1論理和信号で前記第1スイッチのオン/オフを切り替える第1論理和回路と、
前記第2信号と、前記保持部の出力信号との論理和を表す第2論理和信号で前記第2スイッチのオン/オフを切り替える第2論理和回路と
をさらに含み、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値を超えると、前記比較器から出力される前記第1レベルの信号が前記保持部によって保持され、前記第1論理和回路及び前記第2論理和回路が出力する前記第1論理和信号及び前記第2論理和信号が第1レベルになることにより、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがオン状態に保持される、付記1記載の受電器。
(付記4)
前記制御部は、前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以下になると、前記第1レベルを保持する保持部をリセットし、
前記保持部がリセットされると、前記第1論理和回路が前記第1信号で前記第1スイッチのオン/オフを切り替えるとともに、前記第2論理和回路が前記第2信号で前記第2スイッチのオン/オフを切り替えることにより、前記制御部によって前記二次側共振コイルが受電する電力量が調整される、付記3記載の受電器。
(付記5)
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチに並列に接続され、前記受電器の電源がオフの状態においてオンにされ、前記受電器の電源がオンの状態においてオフにされる第3スイッチをさらに含み、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記受電器の電源がオフの状態においてオフになるタイプのスイッチである、付記1乃至4のいずれか一項記載の受電器。
(付記6)
前記受電器の電源がオフの状態において、前記第1信号及び前記第2信号の代わりにそれぞれ前記第1論理和回路及び前記第2論理和回路に入力され、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する第1保持信号及び第2保持信号を出力する保持信号出力部をさらに含む、付記3又は4記載の受電器。
(付記7)
前記一次側共振コイルを含む送電器とデータ通信を行う通信部をさらに含み、
前記通信部は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがオン状態に保持されると、当該オン状態に保持されたことを表すデータを前記送電器に送信する、付記1乃至6のいずれか一項記載の受電器。
(付記8)
前記制御部は、前記第1検出部によって検出される電圧又は電流と、前記第1信号及び前記第2信号との位相差を調整するように前記第1信号及び前記第2信号を制御することにより、又は、前記位相差を所定の位相差に調整した状態で、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがともにオンになる期間の長さを調整するように前記第1信号及び前記第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する、付記1乃至7のいずれか一項記載の受電器。
(付記9)
一次側共振コイルを有する送電器と、
前記送電器から電力を受電する受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記受電器は、
共振コイル部を有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する制御部と
を有し、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値を超えると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、電力伝送システム。
(付記10)
共振コイル部を有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴又は電界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と
を含む受電器における受電方法であって、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整し、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値を超えると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、受電方法。
The following additional notes will be further disclosed with respect to the above embodiments.
(Appendix 1)
A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic field resonance or electric field resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A second detector that detects the voltage between the first switch or the second switch,
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance Includes a control unit that adjusts the amount of power received by the coil
A power receiver that holds the first switch and the second switch in an on state when the voltage across the ends detected by the second detection unit exceeds a predetermined threshold value.
(Appendix 2)
When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or less than a predetermined threshold value, the holding of the first switch and the second switch in the on state is released.
The power receiver according to
(Appendix 3)
A comparator that compares the voltage between both ends detected by the second detection unit with the predetermined threshold value, and outputs a signal indicating the first level comparison result when the voltage between both ends exceeds the predetermined threshold value. When,
When the signal output from the comparator reaches the first level, the holding unit that holds the first level and the holding unit
A first logical sum circuit that switches on / off the first switch with a first logical sum signal that represents the logical sum of the first signal and the output signal of the holding unit.
Further including a second logical sum circuit for switching on / off of the second switch with a second logical sum signal representing the logical sum of the second signal and the output signal of the holding unit.
When the voltage between both ends detected by the second detection unit exceeds a predetermined threshold value, the first level signal output from the comparer is held by the holding unit, and the first OR circuit and the first OR circuit are held. 2. The first logical sum signal and the second logical sum signal output by the OR circuit are brought to the first level, so that the first switch and the second switch are held in the ON state. Power receiver.
(Appendix 4)
When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or lower than a predetermined threshold value, the control unit resets the holding unit that holds the first level.
When the holding unit is reset, the first OR circuit switches on / off the first switch with the first signal, and the second OR circuit uses the second signal to switch on the second switch. The power receiver according to
(Appendix 5)
A third switch, which is connected in parallel to the first switch and the second switch, is turned on when the power of the receiver is off, and is turned off when the power of the receiver is on is further included.
The power receiver according to any one of
(Appendix 6)
When the power of the power receiver is off, the first signal and the second signal are input to the first OR circuit and the second OR circuit, respectively, instead of the first signal and the second signal, and the first switch and the second switch are used. The power receiver according to
(Appendix 7)
A communication unit that performs data communication with a transmitter including the primary resonance coil is further included.
When the first switch and the second switch are held in the on state, the communication unit transmits data indicating that the first switch and the second switch are held in the on state to the transmitter, any one of
(Appendix 8)
The control unit controls the first signal and the second signal so as to adjust the phase difference between the voltage or current detected by the first detection unit and the first signal and the second signal. The first signal and the second signal so as to adjust the length of the period during which both the first switch and the second switch are turned on, or in a state where the phase difference is adjusted to a predetermined phase difference. The power receiver according to any one of
(Appendix 9)
A transmitter with a primary resonance coil and
A power transmission system including a power receiver that receives power from the power transmitter.
The power receiver
A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic field resonance or electric field resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A second detector that detects the voltage between the first switch or the second switch,
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance It has a control unit that adjusts the amount of power received by the coil.
A power transmission system that keeps the first switch and the second switch in an ON state when the voltage between both ends detected by the second detection unit exceeds a predetermined threshold value.
(Appendix 10)
A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic field resonance or electric field resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A method for receiving power in a power receiver including the first switch or a second detection unit that detects a voltage between both ends of the second switch.
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance Adjust the amount of power received by the coil,
A power receiving method for holding the first switch and the second switch in an on state when the voltage between both ends detected by the second detection unit exceeds a predetermined threshold value.
10 送電器
11 一次側コイル
12 一次側共振コイル
13 整合回路
14 キャパシタ
15 制御部
100、100A、100B、100C、101、101−1〜101−N、103 受電器
110、110A、110B 二次側共振コイル
120、121、122、123、124 整流回路
130、130A、130B 調整部
131X、131Y スイッチ
132X、132Y ダイオード
133X、133Y キャパシタ
134X、134Y 端子
140、140A、140B 平滑キャパシタ
150、150A、150B 制御部
157 処理部
158A、158B OR回路
158C D−FF
158D コンパレータ
159A 切替器
159B 電圧調整部
159C 予備電源
160X、160Y 出力端子
170A、170B アンテナ
180 検出部
181X、181Y 電圧計
190C スイッチ
200A、200B 電子機器
210、210A、210B DC−DCコンバータ
220、220A、220B バッテリ
500 電力伝送システム
10
Claims (9)
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する制御部と
を含み、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以上になると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、受電器。 A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A second detector that detects the voltage between the first switch or the second switch,
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance Includes a control unit that adjusts the amount of power received by the coil
A power receiver that holds the first switch and the second switch in an on state when the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
前記第2スイッチをオン状態に保持することが解除されると、前記制御部は、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する、請求項1記載の受電器。 When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes less than a predetermined threshold value, the holding of the first switch and the second switch in the on state is released.
The power receiver according to claim 1, wherein when the holding of the second switch in the ON state is released, the control unit adjusts the amount of electric power received by the secondary resonance coil.
前記比較器から出力される信号が前記第1レベルになると、前記第1レベルを保持する保持部と、
前記第1信号と、前記保持部の出力信号との論理和を表す第1論理和信号で前記第1スイッチのオン/オフを切り替える第1論理和回路と、
前記第2信号と、前記保持部の出力信号との論理和を表す第2論理和信号で前記第2スイッチのオン/オフを切り替える第2論理和回路と
をさらに含み、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以上になると、前記比較器から出力される前記第1レベルの信号が前記保持部によって保持され、前記第1論理和回路及び前記第2論理和回路が出力する前記第1論理和信号及び前記第2論理和信号が第1レベルになることにより、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがオン状態に保持される、請求項1記載の受電器。 A comparator that compares the voltage between both ends detected by the second detection unit with the predetermined threshold value, and outputs a signal indicating the first level comparison result when the voltage between both ends becomes equal to or higher than the predetermined threshold value. When,
When the signal output from the comparator reaches the first level, the holding unit that holds the first level and the holding unit
A first logical sum circuit that switches on / off the first switch with a first logical sum signal that represents the logical sum of the first signal and the output signal of the holding unit.
Further including a second logical sum circuit for switching on / off of the second switch with a second logical sum signal representing the logical sum of the second signal and the output signal of the holding unit.
When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the first level signal output from the comparer is held by the holding unit, and the first OR circuit and the first OR circuit are held. 2. The first logical sum signal and the second logical sum signal output by the two OR circuits are brought to the first level, so that the first switch and the second switch are held in the ON state, according to claim 1. Power receiver.
前記保持部がリセットされると、前記第1論理和回路が前記第1信号で前記第1スイッチのオン/オフを切り替えるとともに、前記第2論理和回路が前記第2信号で前記第2スイッチのオン/オフを切り替えることにより、前記制御部によって前記二次側共振コイルが受電する電力量が調整される、請求項3記載の受電器。 When the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes less than a predetermined threshold value, the control unit resets the holding unit that holds the first level.
When the holding unit is reset, the first OR circuit switches on / off the first switch with the first signal, and the second OR circuit uses the second signal to switch on the second switch. The power receiver according to claim 3, wherein the amount of power received by the secondary resonance coil is adjusted by the control unit by switching on / off.
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記受電器の電源がオフの状態においてオフになるタイプのスイッチである、請求項1乃至4のいずれか一項記載の受電器。 A third switch, which is connected in parallel to the first switch and the second switch, is turned on when the power of the receiver is off, and is turned off when the power of the receiver is on is further included.
The power receiver according to any one of claims 1 to 4, wherein the first switch and the second switch are switches of a type that are turned off when the power of the power receiver is off.
前記通信部は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがオン状態に保持されると、当該オン状態に保持されたことを表すデータを前記送電器に送信する、請求項1乃至6のいずれか一項記載の受電器。 A communication unit that performs data communication with a transmitter including the primary resonance coil is further included.
Any one of claims 1 to 6, wherein when the first switch and the second switch are held in the on state, the communication unit transmits data indicating that the first switch and the second switch are held in the on state to the transmitter. The power receiver described in item 1.
前記送電器から電力を受電する受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記受電器は、
共振コイル部を有し、一次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記一次側共振コイルから電力を受電する二次側共振コイルと、
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整する制御部と
を有し、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以上になると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、電力伝送システム。 A transmitter with a primary resonance coil and
A power transmission system including a power receiver that receives power from the power transmitter.
The power receiver
A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A second detector that detects the voltage between the first switch or the second switch,
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance It has a control unit that adjusts the amount of power received by the coil.
A power transmission system that holds the first switch and the second switch in an on state when the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
前記二次側共振コイルの前記共振コイル部に直列に挿入されるキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続される、第1スイッチ及び第2スイッチの直列回路と、
前記第1スイッチに並列に接続され、第1整流方向を有する第1整流素子と、
前記第2スイッチに並列に接続され、前記第1整流方向とは反対の第2整流方向を有する第2整流素子と、
前記二次側共振コイルに供給される電圧又は電流を検出する第1検出部と、
前記第1スイッチ又は前記第2スイッチの両端間電圧を検出する第2検出部と
を含む受電器における受電方法であって、
前記第1検出部によって検出される電圧又は電流に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオン/オフをそれぞれ切り替える第1信号及び第2信号を制御することにより、前記二次側共振コイルが受電する電力量を調整し、
前記第2検出部によって検出される両端間電圧が所定の閾値以上になると、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオン状態に保持する、受電方法。
A secondary resonance coil having a resonance coil portion and receiving power from the primary resonance coil by magnetic resonance generated between the primary resonance coil and the primary resonance coil.
A capacitor inserted in series with the resonance coil portion of the secondary resonance coil,
A series circuit of the first switch and the second switch connected in parallel to the capacitor,
A first rectifying element connected in parallel to the first switch and having a first rectifying direction,
A second rectifying element connected in parallel to the second switch and having a second rectifying direction opposite to the first rectifying direction.
A first detector that detects the voltage or current supplied to the secondary resonance coil, and
A method for receiving power in a power receiver including the first switch or a second detection unit that detects a voltage between both ends of the second switch.
By controlling the first signal and the second signal for switching on / off of the first switch and the second switch, respectively, based on the voltage or current detected by the first detection unit, the secondary side resonance Adjust the amount of power received by the coil,
A power receiving method for holding the first switch and the second switch in an on state when the voltage between both ends detected by the second detection unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
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