JP2016163493A - ワイヤレス送電装置、異物検出方法、充電器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信アンテナ201は、直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイル202を含む。ドライバ204は、送信アンテナ201に駆動電圧を印加するブリッジ回路205を含む。電流センサ220は、ブリッジ回路205に流れる電流ISを検出する。異物検出器230は、ブリッジ回路205のスイッチング周波数を変化させながらブリッジ回路205に流れる電流ISを検出し、その結果にもとづいて異物の有無を判定する。
【選択図】図2
Description
この場合、電流を直流に近い信号として測定できるため、精度を高めることができる。特にブリッジ回路の上側電源端子に平滑キャパシタが接続される場合、この効果は顕著である。
この場合、電流を直流に近い信号として測定できるため、精度を高めることができる。
この場合、追加のハードウェアをさらに削減できる。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
FODに関して、送電装置200は、電流センサ220およびコントローラ206の異物検出器(Foreign Object Detector)230を備える。
具体的には異物検出器230は、ブリッジ回路205のスイッチング周波数fSWを変化させながらブリッジ回路205に流れる電流ISを検出し、その結果にもとづいて異物の有無を判定する。
Δf=2×|f0−f1| …(1)
で定義される。所定比率は、1/√2、1/2、1/eなどを使用しうるが、電気通信の分野では1/√2を採るのが通常である。
Q=I0/Δf=f0/(2×|f0−f1|)
送信アンテナ201の共振周波数fRより低い所定の周波数fSをスタート周波数とし、スイッチング周波数fSWをスイープアップする。
理論的には、入力電流ISは、ブリッジ回路205のハイサイドトランジスタがオンの期間のコイル電流ICOILに相当するため、入力電流ISは半波形であるが、ブリッジ回路205の上側電源端子P1(DC電源210の出力)には、平滑用のキャパシタCSが接続されるため、入力電流ISは、コイル電流ICOILの振幅に応じたDC成分と、スイッチング周波数fSWに応じた交流成分の和となる。ローパスフィルタ224によって、スイッチング周波数fSWに応じた交流成分を除去することにより、DC成分、すなわちコイル電流ICOILを検出できる。
電流センサ220が監視する電流は、ブリッジ回路の入力電流ISには限定されない。たとえばブリッジ回路205よりも接地側に検出抵抗RSを挿入してもよい。ただし、接地側で電流を測定する場合には、平滑キャパシタCSによる電流の平滑化の効果が期待できなないため、追加の回路および信号処理が必要となる場合もある。ただしこの場合であっても、ブリッジ回路205の出力電流(つまりコイル電流ICOIL)を測定する場合に比べれば、回路構成および信号処理を簡略化できるというメリットは享受できる。
実施の形態では、ハーフブリッジ回路のドライバ204について説明したが、Hブリッジ回路にも適用可能である。
実施の形態では、Q値にもとづいて異物検出する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。Qi規格以外の、将来策定されるであろう規格においては、Q値によらずに、センター周波数f0や、バンド幅Δfの変化にもとづいて、異物を検出しうる。
Claims (14)
- ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置であって、
直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、
前記ブリッジ回路に流れる電流を検出する電流センサと、
前記ブリッジ回路のスイッチング周波数を変化させながら前記ブリッジ回路に流れる前記電流を検出し、その結果にもとづいて異物の有無を判定する異物検出器と、
を備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。 - 前記異物検出器は、前記電流がピークとなる周波数f0と、前記電流がピークから所定比率、低下したときの周波数f1と、にもとづいて、異物の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記異物検出器は、
(i)前記送信アンテナの共振周波数より低い周波数をスタートとして、前記ブリッジ回路のスイッチング周波数をスイープアップしながら、前記周波数f0およびそのときの電流値IMAXを取得し、
(iii)電流値IMAXに前記所定比率を乗じた電流ILOWを算出し、
(iii)さらに前記スイッチング周波数をスイープアップしながら、検出電流が前記電流ILOWとなったときの周波数f1を取得することを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス送電装置。 - 前記所定比率は、1/√2であることを特徴とする請求項2または3に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記異物検出器は、Q=f0/(2×|f0−f1|)にしたがいQ値を算出し、算出したQ値にもとづいて異物の有無を判定することを特徴とする請求項4に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記異物検出器は、算出したQ値と所定のしきい値の比較結果にもとづいて、異物の有無を判定することを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記異物検出器は、前記ワイヤレス受電装置から前記しきい値を受信することを特徴とする請求項6に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記電流センサは、DC電源から前記ブリッジ回路の上側電源端子に流入する電流を検出することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
- 前記ブリッジ回路の上側電源端子に接続された平滑キャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のワイヤレス送電装置。
- 前記電流センサは、
検出対象の電流の経路上に設けられた検出抵抗と、
前記検出抵抗の電圧降下を増幅するセンスアンプと、
前記センスアンプの出力を受けるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力をデジタル値に変換するA/Dコンバータと、
を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。 - 前記電流センサは、送信電力を算出するために必要な電流を検出する電流検出回路と共用されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
- Qi規格に準拠したことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
- 請求項1から12のいずれかに記載のワイヤレス送電装置を備えることを特徴とする充電器。
- ワイヤレス受電装置における異物検出方法であって、
前記ワイヤレス受電装置は、
直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路と、
を含み、
前記異物検出方法は、
前記ブリッジ回路のスイッチング周波数を変化させながら前記ブリッジ回路に流れる電流を検出するステップと、
前記電流がピークとなる周波数f0と、前記電流がピークから所定比率低下したときの周波数f1と、にもとづいて、異物の有無を判定するステップと、
を備えることを特徴とする異物検出方法。
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