JP2017131020A - 非接触給電システムおよび受電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】通信手段を備えていなくても、受電装置に備えられた蓄電デバイスの充電が完了したことを、送電装置に適切に判断させ、送電装置からの送電を停止させることができる非接触給電システム、および、当該非接触給電システムに供せられる受電装置を提供する。
【解決手段】送電装置1から受電装置2に非接触で高周波電力を供給する非接触給電システムAであって、受電装置2に、蓄電デバイス22に直流電力を供給するか遮断するかを切り替えるスイッチ233を設けておき、受電装置2は、蓄電デバイス22の充電状況に応じて、蓄電デバイス22の充電が完了すると、蓄電デバイス22への直流電力の供給を遮断するようにスイッチ233を切り替える。これにより、強制的に反射波電力Prを変化させることができる。そして、送電装置1は、検出する反射波電力Prに基づき、蓄電デバイス22の充電が完了したことを判断し、高周波電力の送電を停止する。
【選択図】図1

Description

本発明は、送電装置から受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電システム、および、当該非接触給電システムに供せられる受電装置に関する。
近年、送電装置と受電装置との間を一対のコイルで磁気的に結合させ、送電装置で発生させた交流電力を一対のコイルにより受電装置に非接触で伝送する非接触給電システムが知られている。非接触給電システムは、現在、電気自動車や産業用機器、携帯用電子機器などに利用されている。また、受電装置側に蓄電デバイスを備え、送電装置から受電装置に非接触で電力を伝送し、受電装置側の蓄電デバイスを充電する充電装置にも非接触給電システムが利用されている。
このような非接触給電システムを用いた充電装置において、受電装置側の蓄電デバイスが満充電になっているにも関わらず、送電装置から電力を送電し続けると、蓄電デバイスが過充電となり、蓄電デバイスの寿命を縮めることになる。また、無駄な電力消費にもなる。
そこで、送電装置が、反射波電力の時間変化率を算出し、当該反射波電力の時間変化率に基づき、受電装置に設けた蓄電デバイス(二次電池)の充電が完了したか否かを判断するワイヤレス充電装置が開示されている(特許文献1)。これにより、送電装置および受電装置に通信手段を設けることなく、送電装置が、蓄電デバイスの充電が完了したことを判断することができ、そして、蓄電デバイスの充電が完了した場合に、送電装置から受電装置への電力の供給を停止しているため、蓄電デバイスの寿命低下の抑制および無駄な電力消費を削減している。
特開2013−70581号公報
特許文献1に記載されているように、蓄電デバイスを充電する過程で、反射波電力は徐々に変化(増加)する。このとき、満充電(充電率が100%)に近づくにつれ、反射波電力の時間変化率は小さくなっている。そして、その時間変化率が閾値以下となった時に、充電が完了したと判断し、送電を停止している。しかし、実際には、反射波電力の変化の過程において、軽微な変動が生じている。したがって、反射波電力の時間変化率も徐々に低下するだけでなく、反射波電力の時間変化率にも変動が生じている。よって、充電が完了していないにも関わらず、突発的に反射波電力の時間変化率が予め設定された閾値より小さくなってしまう可能性がある。このとき、送電が停止されてしまう。以上のことから、反射波電力の時間変化率により、充電の完了を判断する手法では、送電装置が適切に充電の完了を判断しているとは言い難い。
また、特許文献1では、定電流定電圧充電を行うものを想定しており、これ以外の充電制御方式(例えば、定電流充電)を行うものには、適用できない。例えば、キャパシタは、定電流で充電すると充電時間に比例してキャパシタの端子間電圧が、線形的に増加するという特性があるため、蓄電デバイスとしてキャパシタを用いた場合、急速充電などで、定電流充電だけで充電を行うことがある。このように、定電流充電だけで行う場合、定電流充電の過程では、特許文献1にも記載されているように、反射波電力の時間変化率は、ほとんど変動しない。よって、定電流定電圧充電を行う場合以外には、反射波電力の時間変化率で、充電の完了を判断することができない。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、通信手段を備えていなくても、受電装置に備えられた蓄電デバイスの充電が完了したことを、送電装置に適切に判断させ、送電装置からの送電を停止させることができる非接触給電システム、および、当該非接触給電システムに供せられる受電装置を提供することにある。
本発明の第1の側面によって提供される非接触給電システムは、送電装置から受電装置に非接触で高周波電力を供給する非接触給電システムであって、前記送電装置は、高周波電力を発生させる高周波発生手段と、送電コイル、および、当該送電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記高周波発生手段から入力される前記高周波電力を非接触で送電する送電ユニットと、前記受電装置によって反射された反射波電力を検出する電力検出手段と、前記反射波電力に基づき、前記高周波電力の送電を停止させる送電装置側制御手段と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルに磁気的に結合される受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記送電ユニットから送電された前記高周波電力を非接触で受電する受電ユニットと、前記受電ユニットが受電した前記高周波電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路から出力される前記直流電力により充電される蓄電手段と、前記整流回路から出力される前記直流電力を前記蓄電手段に供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、前記蓄電手段の充電状況に基づき、前記蓄電手段の充電が完了すると、前記整流回路から前記蓄電手段への前記直流電力を遮断するように前記スイッチを切り替え、前記蓄電手段の充電を停止させる受電装置側制御手段と、を備える。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記受電装置は、前記蓄電手段の充電電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記受電装置側制御手段は、前記充電電圧が目標電圧に達すると、前記蓄電手段の充電が完了したと判断する。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置側制御手段は、前記反射波電力が閾値以上となったときに、前記高周波電力の送電を停止させる。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記電力検出手段は、さらに、進行波電力を検出し、前記送電装置側制御手段は、前記反射波電力と前記進行波電力とに基づき、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射係数が閾値以上となったときに、前記高周波電力の送電を停止させる。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記スイッチは、前記整流回路の一方の出力端子に直列に接続され、導通状態のとき前記蓄電手段に前記直流電力を供給し、開放状態のとき前記蓄電手段への前記直流電力の供給を遮断する。
前記非接触給電システムの他の好ましい実施の形態において、前記スイッチは、前記受電ユニットと前記整流回路との間に直列あるいは並列に接続される。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記受電装置は、前記整流回路と前記蓄電手段の間に配置され、前記整流回路から出力される前記直流電力に含まれる高周波成分を減衰させるフィルタ回路を、さらに備える。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記スイッチは、電界効果トランジスタである。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記蓄電手段は、キャパシタである。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記高周波電力の周波数は、1MHz以上である。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置側制御手段は、前記高周波発生手段から出力される前記高周波電力が一定となるように、前記高周波発生手段を制御する。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置側制御手段は、前記高周波発生手段による前記高周波電力の発生を停止させることで、前記高周波電力の送電を停止させる。
前記非接触給電システムの好ましい実施の形態において、前記送電装置は、前記送電ユニットおよび前記電力検出手段を複数備え、さらに、複数の前記送電ユニット毎に配置され、前記高周波発生手段が発生させた前記高周波電力を前記送電ユニット毎に出力するか否かを切り替える複数の切替手段を備えており、前記複数の送電ユニットは、前記高周波発生手段に対して、並列あるいは直列に接続されており、複数の前記電力検出手段は、前記複数の送電ユニット毎にそれぞれ対応させて配置されており、前記送電装置側制御手段は、前記送電ユニット毎に検出される前記反射波電力に基づき、前記高周波電力の送電が必要な前記送電ユニットに前記高周波電力を出力するように、前記切替手段を切り替える。
本発明の第2の側面によって提供される受電装置は、検出する反射波電力に基づき、送電を停止する送電装置とともに用いられ、前記送電装置に備えられた送電コイルと、磁気的に結合された受電コイルにより、前記送電装置から非接触で高周波電力を受電する受電装置であって、前記受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記送電装置から送電された前記高周波電力を非接触で受電する受電ユニットと、前記受電ユニットが受電した前記高周波電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路から出力される前記直流電力により充電される蓄電手段と、前記整流回路から出力される前記直流電力を前記蓄電手段に供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、前記蓄電手段の充電状況に基づき、前記蓄電手段の充電が完了すると、前記整流回路から前記蓄電手段への前記直流電力を遮断するように前記スイッチを切り替え、前記蓄電手段の充電を停止させる受電装置側制御手段と、を備える。
本発明によれば、蓄電手段に直流電力を供給するか蓄電手段への電力供給を遮断するかを切り替えるスイッチを、受電装置に設けておき、蓄電手段の充電が完了すると、受電装置は、蓄電手段への電力供給を遮断するようにスイッチを切り替え、反射波電力を強制的に変化(増加)させるようにした。そして、送電装置が、反射波電力に基づき、送電を停止するようにした。これにより、非接触給電システムにおいて、通信手段を備えることなく、受電装置は、送電装置に、蓄電手段の充電が完了したことを、適切に判断させることができ、そして、送電装置は、蓄電手段の充電完了後に送電を停止することができる。
実施形態に係る非接触給電システムの全体構成を示す図である。 実施形態に係るスイッチの構成例を示す図である。 実施形態に係る送電装置の送電制御を示すフローチャートである。 実施形態に係る受電装置の充電制御を示すフローチャートである。 変形例に係る充電回路の構成例(スイッチの配置位置)を示す図である。 変形例に係る送電装置(送電ユニット並列接続)の構成例を示す図である。 変形例に係る送電装置(送電ユニット直列接続)の構成例を示す図である。
本発明に係る非接触給電システムおよび当該非接触給電システムに供せられる受電装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムAの全体構成を示している。非接触給電システムAにおいて、送電装置1は、高周波電力を発生させ、発生させた高周波電力を非接触で受電装置2に送電するものである。そして、受電装置2は、送電装置1から送電された高周波電力を非接触で受電するものである。受電装置2は、受電した高周波電力を、内部に備えられた蓄電デバイス22の充電に適した電力に変換し、蓄電デバイス22に供給する。これにより、蓄電デバイス22の充電が行われる。したがって、非接触給電システムAは、送電装置1から送電される電力を受電装置2が非接触で受電し、受電した電力を用いて蓄電デバイス22を充電するワイヤレス充電システムである。
非接触給電システムAは、例えば、無人搬送車、電気自動車、電動工具など様々な産業機器に内蔵された蓄電デバイス22を充電するために用いることができる。そして、上記産業機器が蓄電デバイス22に蓄積された電力を用いて各種動作する。なお、受電装置2は、これらの産業機器に備えられている。
送電装置1は、高周波電源11、制御部12、および、送電ユニット13を備えている。
高周波電源11は、高周波電力を発生させ送電ユニット13に出力するものである。高周波電源11から出力される高周波電力の周波数が高いほど、後述する送電コイルL13の大きさを小さくすることができるため、高周波電力の周波数は、1MHz以上であることが望ましい。高周波電源11は、直流電源111、インバータ回路112、整合回路113、および、電力検出器114を備えている。また、高周波電源11は、予め設定された値(上限値)より大きな反射波電力Prが入力されないように、高周波電源11に入力される反射波電力Prを抑えるための保護回路を備えている。なお、当該保護回路の図示は省略する。高周波電源11に大きな反射波電力Prが入力されると、当該反射波電力Prによって高周波電源11が損壊する可能性がある。そのために、当該保護回路を備え、反射波電力Prにより、高周波電源11が損壊することを防止している。
直流電源111は、直流電力を出力するものであり、例えば、電力系統から入力される交流電力を整流する整流回路、平滑する平滑コンデンサを備えている。なお、直流電源111は、交流電力を直流電力に変換して出力するものに限定されない。例えば、燃料電池、蓄電池、太陽光電池などの直流電力を出力するものであってもよく、直流電力を出力するものであればよい。
インバータ回路112は、直流電源111から入力される直流電力を高周波電力に変換するものである。インバータ回路112は、例えば、単相フルブリッジ型のインバータ回路であり、4個のスイッチング素子を備えている。スイッチング素子としては、例えば、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ)が使用される。インバータ回路112は、後述する制御部12から高周波信号SINVが入力されることで、直流電力を高周波電力に変換する。なお、インバータ回路112の構成は、直流電力を高周波電力に変換できるものであれば、これに限定されない。
整合回路113は、高周波電源11の出力端における反射波電力を抑えるために、高周波電源11の出力端から電源(直流電源111)側を見た出力インピーダンスを調整するものである。整合回路113は、例えば、キャパシタとインダクタとをL型に接続したL型回路で構成される。整合回路113において、キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスは、高周波電源11の出力端から負荷側を見た入力インピーダンスが所定の値のときに、最適な伝送効率で伝送されるように、予め設定されている。したがって、整合回路113は、入力インピーダンスを自動整合するものではなく、出力インピーダンスが所定のインピーダンスとなるように予め設定されている。なお、整合回路113は、L型回路の他、逆L型回路、π型回路、T型回路などで構成されていてもよい。また、整合回路113は、フェライトコアと一次巻線と二次巻線からなるトランスを用い、その巻数比を変化させることで、入力インピーダンスを調整するものであってもよい。また、整合回路113は備えていなくてもよい。
電力検出器114は、設置位置における進行波電力Pfおよび反射波電力Prを検出するものである。電力検出器114は、方向性結合器を含み、当該方向性結合器から高周波電圧に含まれる進行波電圧Vfと反射波電圧Vrとを検出する。そして、進行波電圧Vfを進行波電力Pfに、反射波電圧Vrを反射波電力Prに変換して、これらを制御部12に出力する。
制御部12は、高周波電源11を制御するものであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、および、RAM(Random Access Memory)を備えるマイクロコンピュータやFPGAで構成される。
制御部12は、電力検出器114から入力される進行波電力Pfに基づき、進行波電力Pfが予め設定された設定値(例えば、50[W])になるように、高周波信号SINVを生成し、インバータ回路112に入力する。これにより、高周波電源11から出力される高周波電力は、設定値で一定となるように制御される。
また、制御部12は、電力検出器114から入力される反射波電力Prに基づき、高周波電源11の高周波電力の発生を停止させる。具体的には、制御部12は、検出された反射波電力Prが予め設定された閾値(以下、「送電停止閾値」と表現する。)以上となったとき、インバータ回路112への高周波信号SINVの出力を停止することで、高周波電力の発生を停止させる。これにより、高周波電源11から高周波電力が出力されなくなるので、送電装置1からの高周波電力の送電が停止する。
送電ユニット13は、高周波電源11から入力される高周波電力を受電装置2(受電ユニット21)に非接触で送電するものである。送電ユニット13は、複数ターンの円形コイルからなる送電コイルL13と、その送電コイルL13に直列に接続された共振コンデンサC13との直列共振回路で構成される。送電ユニット13の直列共振回路の共振周波数は、高周波電源11から出力される高周波電力の周波数に調整されている。なお、送電ユニット13を、送電コイルL13と共振コンデンサC13とを並列に接続した並列共振回路で構成してもよい。また、送電コイルL13の形状は、円形に限定されない。
受電装置2は、受電ユニット21、蓄電デバイス22、充電回路23、および、制御部24を備えている。
受電ユニット21は、送電装置1(送電ユニット13)から送電された高周波電力を非接触で受電するものである。受電ユニット21は、複数ターンの円形コイルからなる受電コイルL21と、その受電コイルL21に直列に接続された共振コンデンサC21との直列共振回路で構成される。受電ユニットL21の直列共振回路の共振周波数も、高周波電源11から出力される高周波電力の周波数に調整されている。なお、受電ユニット21においても、受電コイルL21と共振コンデンサC21とを並列に接続した並列共振回路で構成してもよい。また、受電コイルL21の形状は、円形に限定されない。
蓄電デバイス22は、電気を蓄積するものであり、例えば、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタ、あるいは、鉛蓄電池またはリチウムイオン電池などの二次電池で構成される。キャパシタは、二次電池と比較すると、充放電による劣化が少なく製品寿命が長いこと、また、大電流による急速充電が可能といった特徴を有しており、充放電を繰り返し行う充電システムの場合には、キャパシタを利用する方が適している。本実施形態においては、蓄電デバイス22として、キャパシタを用いた場合を例に説明する。蓄電デバイス22は、1つのキャパシタだけで、必要な充電容量が得られない場合、複数のキャパシタを直列接続したり、並列接続したりすればよい。
充電回路23は、受電ユニット21から入力される高周波電力を、蓄電デバイス22の充電に適した電気特性に変換し、蓄電デバイス22に供給することで、蓄電デバイス22を充電するものである。充電回路23は、整流回路231、フィルタ回路232、スイッチ233、および、電圧検出器234を有している。なお、充電回路23に、蓄電デバイス22の充電特性に応じて、定電流制御用の回路、定電流定電圧制御用の回路、定電圧制御用の回路などを、必要に応じて備えておいてもよい。
整流回路231は、受電ユニット21から入力される高周波電力を直流電力に変換(整流)するものである。整流回路231は、例えば、ショットキバリアダイオードをブリッジ接続して構成される。なお、整流回路231は、上記したものに限定されない。ただし、整流回路231に入力される高周波電力の周波数が高いため、当該周波数の高い高周波電力に対応できるショットキバリアダイオードを用いることが望ましい。
フィルタ回路232は、整流回路231からの直流電力を入力として、入力された直流電力から高周波成分を除去して出力するものである。なお、フィルタ回路232は、必ずしも備えていなくてもよい。ただし、蓄電デバイス22に供給する直流電力に高周波成分が残っていると、蓄電デバイス22に悪影響を及ぼす可能性があるので、フィルタ回路232を用いて、高周波成分を除去しておくことが望ましい。
フィルタ回路232は、例えば、コンデンサC232とインダクタL232とを含んで構成される。コンデンサC232の一方の端子は、整流回路231の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子は、整流回路231の低電位側の出力端子に接続されている。すなわち、コンデンサC232は、整流回路231に対して並列に接続されている。インダクタL232の一方の端子は、整流回路231の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子は、後述するスイッチ233の一方の端子に接続されている。すなわち、インダクタL232は、整流回路231の高電位側の出力端子に直列に接続されている。
コンデンサC232は、例えばセラミックコンデンサなどが用いられ、直流電力に含まれる高周波成分を流すことができる。また、インダクタL232は、直流電力に含まれる高周波成分を減衰させることができる。したがって、整流回路231から出力される電流に含まれる高周波成分は、高周波で高インピーダンスのインダクタL232に流れず、高周波で低インピーダンスのコンデンサC232に流れるため、直流電力から高周波成分を除去することができる。なお、フィルタ回路232は、高周波成分を除去できるものであればよく、上記構成に限定されるものではない。例えば、インダクタL232を、コンデンサC232の後段ではなく、前段に設けるようにしてもよい。また、コンデンサC232の前段および後段の両方に、インダクタを設けるようにしてもよい。なお、受電ユニット21の出力が電流源出力の場合は、インダクタL232をコンデンサC232の後段に設けたフィルタ回路232(図1参照)が好ましい。一方、受電ユニット21の出力が電圧源出力の場合は、インダクタL232をコンデンサC232の前段に設けたフィルタ回路232が好ましい。
スイッチ233は、蓄電デバイス22に直流電力を供給するか遮断するかを切り替えるものである。スイッチ233は、フィルタ回路232のインダクタL232に直列に接続されており、整流回路231(フィルタ回路232)から蓄電デバイス22への電流経路を導通させるか遮断するかを切り替える。なお、フィルタ回路232を備えない場合、スイッチ233は、整流回路231の高電位側の出力端子あるいは低電位側の出力端子のいずれかに直列に接続すればよい。
スイッチ233は、例えば、電界効果トランジスタを含んで構成される。スイッチ233は、図2に示すように構成されており、電界効果トランジスタとしてMOSFETが用いられ、必要に応じてMOSFETを保護するためのダイオード等が接続されている。なお、ダイオードを備えていなくてもよい。スイッチ233は、制御部24から入力される開閉信号SSWに基づき、導通状態と開放状態とを切り替える。開閉信号SSWは、オン電圧とオフ電圧とを有する電圧信号であり、スイッチ233は、開閉信号SSWがオン電圧のときに、導通状態となり、オフ電圧のときに、開放状態となる。
具体的には、制御部24からスイッチ233にオン電圧の開閉信号SSWが入力されると、スイッチ233が導通状態となり、蓄電デバイス22への電流経路が導通する。これにより、フィルタ回路232から出力された直流電力が蓄電デバイス22に供給される。一方、制御部24からスイッチ233にオフ電圧の開閉信号SSWが入力されると、スイッチ233が開放状態となり、蓄電デバイス22への電流経路が遮断される。これにより、フィルタ回路232から出力される直流電力が蓄電デバイス22に供給されない(すなわち、電力供給を遮断する)。
スイッチ233が導通状態から開放状態に切り替わり、フィルタ回路232から蓄電デバイス22に直流電力が供給されなくなると、蓄電デバイス22の充電が停止する。よって、蓄電デバイス22の充電による電力消費は無くなる。その瞬間、送電装置1の電力検出器114で検出される反射波電力Prは瞬時的に大幅に増加する。例えば、上記するように50[W]の進行波電力Pfを送電している場合、充電中では数[W]程度の反射波電力Prであったものが、スイッチ233を開放状態に切り替えた途端に20[W]程度の反射波電力Prが検出される。なお、この20[W]という値は、高周波電源11に備えられた上記図示しない保護回路に予め設定された値(上限値)である。仮に保護回路を備えていない場合、このときの反射波電力Prは、進行波電力Pfの50[W]近くまで上昇するが、上記保護回路により、20[W]に抑えられている。したがって、上記保護回路に設定された値より大きい反射波電力Prを検出することがなく、上記制御部12に設定する送電停止閾値は、上記保護回路に設定された反射波電力Prの上限値に応じて、上限値あるいはそれより少し小さい値を設定すればよい。例えば、上記数値例では、10〜20[W]程度の値を設定すればよい。
なお、スイッチ233は、上記した電界効果トランジスタ(MOSFET)ではなく、バイポーラトランジスタあるいはIGBTなどのスイッチング素子を用いてもよい。また、スイッチング素子ではなく、例えばリレースイッチのような機械的なスイッチであってもよい。ただし、電界効果トランジスタ(MOSFET)を用いた場合、スイッチ233における消費電力が小さく、また、バイポーラトランジスタを用いた場合よりも、充電回路23を小型化することができる。
電圧検出器234は、蓄電デバイス22の充電電圧を検出するものである。電圧検出器234は、検出した充電電圧を制御部24に出力する。
制御部24は、充電回路23を制御するものであり、例えば、CPU、ROM、および、RAMを備えるマイクロコンピュータやFPGAで構成される。
制御部24は、蓄電デバイス22の充電状況に基づき、スイッチ233に入力する開閉信号SSWを生成し、入力する。具体的には、制御部24は、電圧検出器234から入力される充電電圧に基づき、充電電圧が閾値(以下、「充電完了閾値」と表現する。)未満のとき、蓄電デバイス22の充電がまだ完了していないと判断し、スイッチ233を導通状態にするオン電圧の開閉信号SSWを生成する。一方、充電電圧が充電完了閾値以上のとき、蓄電デバイス22の充電が完了したと判断し、スイッチ233を開放状態にするオフ電圧の開閉信号SSWを生成する。これにより、スイッチ233の導通状態と開放状態とが切り替わり、制御部24は、蓄電デバイス22への直流電力の供給および遮断を切り替える。上記充電完了閾値は、受電装置2に備えられる蓄電デバイス22の充電容量にあわせて設定すればよい。
次に、このように構成された非接触給電システムAが行う給電停止制御について説明する。本発明に係る給電停止制御は、送電装置1が実行する送電制御と、受電装置2が実行する充電制御とで、実現される。
図3は、送電装置1が行う送電制御を示すフローチャートである。なお、開始時点では、送電装置1は、高周波電力の送電を行っていないものとする。
送電装置1において、使用者が図示しない送電開始ボタンを押下すると、当該送電開始ボタンの押下に応じた指令が制御部12に入力される。そして、制御部12が、当該指令に基づき、高周波信号SINVを生成し、インバータ回路112に入力することで、インバータ回路112は高周波電力を発生させる。これにより、高周波電源11から高周波電力が送電ユニット13に出力され、送電ユニット13から高周波電力の送電が開始される(ステップS11)。
続いて、高周波電源11の電力検出器114により反射波電力Prが検出される(ステップS12)。電力検出器114により検出された反射波電力Prは、随時制御部12に入力される。
制御部12は、電力検出器114から入力される反射波電力Prを監視し、反射波電力Prが送電停止閾値以上であるか否かを確認する(ステップS13)。その結果、反射波電力Prが送電停止閾値未満である場合、制御部12は、高周波信号SINVの生成を続け、反射波電力Prが送電停止閾値以上となるまで、監視を続ける(ステップS12およびステップS13の処理を繰り返す)。
一方、ステップS13の結果、反射波電力Prが送電停止閾値以上である場合、制御部12は、高周波信号SINVの生成を停止する。これにより、高周波信号SINVがインバータ回路112に入力されなくなるため、インバータ回路112による高周波電力への変換が停止する。したがって、高周波電力の発生が停止し、高周波電源11から高周波電力が送電ユニット13に入力されなくなるので、送電ユニット13からの高周波電力の送電が停止される(ステップS14)。
なお、上記送電制御中に使用者が図示しない送電停止ボタンを押下することで、送電を停止させることも可能である。この場合、当該送電停止ボタンの押下に応じた指令が制御部12に入力され、制御部12は、当該指令に基づき、高周波信号SINVの生成を停止する。これにより、送電が停止される。
図4は、受電装置2が行う充電制御を示すフローチャートである。なお、開始時点では、蓄電デバイス22の充電電圧は充電完了閾値未満であるものとする。また、蓄電デバイス22の充電電圧が充電完了閾値未満であるため、スイッチ233は導通状態であるものとする。
送電装置1がステップS11にて送電を開始すると、受電ユニット21は、送電装置1から送電された高周波電力を受電する。そして、充電回路23は、高周波電力を直流電力に変換し、当該直流電力を蓄電デバイス22に供給する。すなわち、受電装置2は、送電された高周波電力を受電し、蓄電デバイス22の充電を開始する(ステップS21)。
続いて、電圧検出器234は、蓄電デバイス22の充電電圧を検出する(ステップS22)。電圧検出器234により検出された充電電圧は、随時制御部24に入力される。
制御部24は、電圧検出器234から入力される充電電圧を監視し、充電電圧が充電完了閾値以上であるか否かを確認する(ステップS23)。その結果、充電電圧が充電完了閾値未満である場合、制御部24は、充電が完了していないと判断し、スイッチ233にオン電圧の開閉信号SSWを入力し、スイッチ233を導通状態にする(開始時点から導通状態なので、導通状態が継続される)。これにより、直流電力が、充電回路23から出力され、蓄電デバイス22に供給されるため、蓄電デバイス22が充電される。そして、制御部24は、充電電圧が充電完了閾値以上となるまで、監視を続ける(ステップS22およびステップS23の処理を繰り返す)。
一方、ステップS23の結果、充電電圧が充電完了閾値以上である場合、制御部24は、スイッチ233にオフ電圧の開閉信号SSWを入力し、スイッチ233を開放状態にする(導通状態から解放状態に切り替える)。これにより、直流電力が、充電回路23から出力されず、蓄電デバイス22への電力供給が遮断され、蓄電デバイス22の充電が停止する。
これらのように、送電装置1が送電制御を行い(図3)、受電装置2が充電制御を行う(図4)ことで、送電装置1から受電装置2に高周波電力が非接触で送電され、受電装置2は、受電した高周波電力に基づき、蓄電デバイス22の充電を行うことができる。
そして、蓄電デバイス22の充電電圧が充電完了閾値以上になると、制御部24は、蓄電デバイス22の充電が完了したと判断し、充電回路23に配置したスイッチ233を開放状態に切り替えるようにした。これにより、充電回路23から蓄電デバイス22への直流電力が遮断され、蓄電デバイス22の充電が行われなくなる。したがって、蓄電デバイス22の過充電を防止することができる。
このとき、蓄電デバイス22に供給されていた電力が、蓄電デバイス22で消費されなくなるため、反射波電力Prが増加する。そして、この反射電力Prの増加に伴い、送電装置1は、検出される反射波電力Prが送電停止閾値以上となるので、送電を停止することができる。なお、蓄電デバイス22への電力供給を遮断したときの反射波電力Prの増加幅は、充電中に生じる反射波電力Prの変動に比べ、非常に大きなものである。これにより、送電装置1は、反射波電力Prの軽微な変動に影響されることなく、蓄電デバイス22の充電完了を判断することができる。また、送電装置1は、蓄電デバイス22の充電完了後に送電を停止するので、無駄な電力消費を削減することができる。
以上のことから、本発明に係る非接触給電システムAにおいて、蓄電デバイス22の充電が完了すると、受電装置2は、蓄電デバイス22への電力供給を遮断し、強制的に反射波電力Prを大幅に増加させるようにした。これにより、送電装置1は、充電中に生じる反射波電力Prの軽微な変動に影響されることなく、蓄電デバイス22の充電が完了したことを判断することができる。したがって、通信手段を備えることなく、受電装置2は、送電装置1に、受電装置2に備えられた蓄電デバイス22の充電が完了したことを、適切に判断させ、送電装置1は、蓄電デバイス22の充電完了後に送電を停止することができる。
また、蓄電デバイス22の充電方式が定電流充電、定電圧充電、あるいは、定電流定電圧充電のいずれであっても、蓄電デバイス22への電力供給を遮断することで、反射波電力Prが増加するため、蓄電デバイス22の充電方式に関わらず、送電装置1が蓄電デバイス22の充電が完了したことを適切に判断することができる。
上記実施形態において、制御部12は、反射波電力Prを用いて、反射波電力が送電停止閾値以上となった場合に、高周波電力の発生を停止させるようにしたが、これに限定されない。例えば、進行波電力Pfに対する反射波電力Prの比率(反射係数:Pr/Pf)を用いてもよい。この場合、制御部12は、電力検出器114から入力される進行波電力Pfと反射波電力Prとから、反射係数を算出し、当該反射係数に対して予め設定された送電停止閾値以上となったときに、送電を停止させることで実現される。
その他、反射波電力Prの変化量を用いるようにしてもよい。この場合、制御部12は、電力検出器114から入力される反射波電力Prにおいて、反射波電力Prの変化量(前回の検出値と今回の検出値との差分)を算出し、当該反射波電力Prの変化量に対して予め設定された送電停止閾値以上となったときに、送電を停止させることで実現される。これらのように、反射係数あるいは反射波電力Prの変化率を用いた場合でも、反射波電力Prの大きな変化が検出できるので、送電装置1が適切に蓄電デバイス22の充電が完了したことを判断することができる。
上記実施形態において、スイッチ233をフィルタ回路232のインダクタL232に直列に接続されている場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図5に示すように、スイッチ233を受電ユニット21と整流回路231との間に並列(図5(a))あるいは直列(図5(b))に接続するようにしてもよい。例えば、受電ユニット21の出力を電流源出力にしている場合、図5(a)に示すように、受電ユニット21と整流回路231との間にスイッチ233を並列に接続すればよい。この場合、スイッチ233を開放状態にすると、蓄電デバイス22に電力が供給され、一方、スイッチ233を導通状態にすると、蓄電デバイス22に電力が供給されなくなる。また、受電ユニット21の出力を電圧源出力にしている場合、図5(b)に示すように、受電ユニット21と整流回路231との間にスイッチ233を直列に接続すればよい。この場合、スイッチ233を導通状態にすると、蓄電デバイス22に電力が供給され、一方、スイッチ233を開放状態にすると、蓄電デバイス22に電力が供給されなくなる。なお、スイッチ233を受電ユニット21と整流回路231との間に接続する場合、スイッチ233として、交流用のスイッチを用いるとよい。例えば、交流用のスイッチとして、2個のMOSFETを逆直列に接続したものを用いる。以上のように、スイッチ233を受電ユニット21と整流回路231との間に配置した場合であっても、スイッチ233の導通状態と開放状態とを切り替えることで、蓄電デバイス22への電力供給および電力供給の遮断を切り替えることができる。また、スイッチ233を並列に接続した場合、充電中(長い時間)にスイッチ233を開放状態にすることができるため、スイッチ233へのオン電圧の開閉信号SSWを入力する時間が短くなり、消費電力を低減させることができる。
上記実施形態において、使用者による送電開始ボタンの押下により、送電装置1が送電を開始する場合を例に説明したがこれに限定されない。例えば、送電装置1の給電位置に受電装置2が存在するか否かを検出するセンサを、送電装置1に設けておき、当該センサの検出結果に基づき、受電装置2を検出していない状況から検出したときに、自動的に送電を開始するようにしてもよい。あるいは、前回送電を停止した時点から所定時間経過後に、自動的に送電を開始するようにしてもよい。これらのように送電装置1が自動的に送電を開始することで、使用者が送電開始ボタンを操作(押下)する必要が無くなくなる。また、所定時間経過後に自動的に送電を開始することで、受電装置2を設けた様々な産業機器の待機電力や蓄電デバイス22の自然放電により、蓄電量が低下した場合でも、この低下した分の電力を自動的に充電することができ、常に満充電の状態を保つことができる。
なお、上記する所定時間経過後に自動的に送電を開始する変形例において、送電ユニット13の給電位置に存在する受電装置2の蓄電デバイス22が満充電であれば、検出される充電電圧が充電完了閾値以上であるので、蓄電デバイス22への電力供給は遮断される。よって、送電装置1が検出する反射波電力Prは送電停止閾値以上となり、すぐに送電が停止される。例えば、蓄電デバイス22を充電した後、当該蓄電デバイス22(受電装置2)を移動させずにそのまま置いていても、自動的に送電が開始されるが、自動的に送電が開始されても、すぐに送電が停止されるので、蓄電デバイス22を過充電することはない。また、送電ユニット13の給電位置に受電装置2が存在しない場合は、反射波電力Prは高く、送電停止閾値以上であるので、すぐに送電が停止される。
上記実施形態において、送電装置1に1つの送電ユニット13を備えた場合を例に説明したが、複数の送電ユニット13を備えていてもよい。送電ユニット13を複数備えることで、一度に複数の受電装置2に電力を供給することができる。このような送電装置1に複数の送電ユニット13を備えた変形例について説明する。なお、上記実施形態(図1)と同一あるいは類似の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図6は、高周波電源11に対して複数の送電ユニット13を並列に接続した送電装置1Aの全体構成を示している。なお、図6において、受電装置2の図示は省略する。
複数の切替部15aはそれぞれ、各送電ユニット13と高周波電源11との間に直列に接続されている。各切替部15aは、制御部12aから切替信号を入力され、複数の送電ユニット13毎に、高周波電力が供給される状態と、供給されない状態とを切り替える。各切替部15aは、入力される切替信号がオン信号の場合、高周波電源11と送電ユニット13とが接続状態となり、入力される切替信号がオフ信号の場合、高周波電源11と送電ユニット13との接続を遮断する遮断状態となる。なお、入力される切替信号がオン信号の場合に遮断状態となり、送電ユニット13に高周波電力が出力されないようにして、オフ信号の場合に接続状態となり、送電ユニット13に高周波電力が出力されるようにしてもよい。また。切替部15aは、複数の送電ユニット13毎に、接続状態と遮断状態とを切り替えることができるものであればよく、その構成は限定されない。
電力検出器114は、上記送電装置1において、高周波電源11に備えていたが、送電装置1Aにおいて、複数の送電ユニット13毎に対応させて配置される。これにより、各送電ユニット13における反射波電力Prを検出することができる。なお、電力検出器114は、複数の送電ユニット13毎に反射波電力Prを検出できれば、その位置は限定されない。
制御部12aは、上記制御部12と同様の処理を行うとともに、切替部15aに切り替え信号を出力する。制御部12aは、各送電ユニット13に備えられた電力検出器114から入力される反射波電力Prのそれぞれに対して、送電停止閾値以上であるか否かを確認する。そして、当該反射波電力Prが送電停止閾値以上である送電ユニット13を特定して、特定された送電ユニット13を遮断状態にするように、当該送電ユニット13に対して設けられた切替部15aに切替信号を入力する。一方、反射波電力Prが送電停止閾値未満である送電ユニット13に対しては、接続状態にするように、当該送電ユニット13に対して設けられた切替部15aに切替信号を入力する。これにより、蓄電デバイス22の充電が完了した受電装置2への送電を停止することができる。したがって、充電が必要な受電装置2が存在する送電ユニット13のみ、高周波電源11と接続状態となり、当該送電ユニット13から高周波電力が送電される。
図7は、高周波電源11に対して複数の送電ユニット13を直列に接続した送電装置1Bの全体構成を示している。なお、図7においても、受電装置2の図示は省略する。
複数の切替部15bはそれぞれ、各送電ユニット13の入力端子間に並列に接続されている。各切替部15bは、制御部12bから切替信号を入力され、複数の送電ユニット13毎に、高周波電力が供給される状態と、供給されない状態とを切り替える。各切替部15bは、入力される切替信号がオン信号の場合、導通状態となり、送電ユニット13の入力端子間が短絡されるので、高周波電源11からの高周波電力が送電ユニット13に出力されない。一方、入力される切替信号がオフ信号の場合、開放状態となり、高周波電源11からの高周波電力が送電ユニット13に出力される。なお、入力される切替信号がオン信号の場合に開放状態となり、送電ユニット13に高周波電力が出力されるようにして、オフ信号の場合に導通状態となり、送電ユニット13に高周波電力が出力されないようにしてもよい。
電力検出器114は、送電装置1Aと同様に、複数の送電ユニット13毎に対応させて配置される。なお、電力検出器114は、複数の送電ユニット13毎に反射波電力Prを検出できれば、その位置は限定されない。
制御部12bは、上記制御部12と同様の処理を行うとともに、切替部15bに切り替え信号を出力する。制御部12bは、各送電ユニット13に備えられた電力検出器114から入力される反射波電力Prのそれぞれに対して、送電停止閾値以上であるか否かを確認する。そして、当該反射波電力Prが送電停止閾値以上である送電ユニット13を特定して、特定された送電ユニット13に対する切替部15bを導通状態にするように、当該切替部15bに切替信号を入力する。一方、反射波電力Prが送電停止閾値未満である送電ユニット13に対しては、当該送電ユニット13に対する切替部15bを開放状態にするように、当該切替部15bに切替信号を入力する。これにより、蓄電デバイス22の充電が完了した受電装置2への送電を停止することができる。したがって、充電が必要な受電装置2が存在する送電ユニット13にのみ、切替部15bが開放状態となり、送電ユニット13から高周波電力が送電される。
なお、図6または図7に示すように送電ユニット13を複数備える場合、使用する高周波電源11に応じて、複数の送電ユニット13を並列に接続するか直列に接続するかを適宜決定すればよい。具体的には、高周波電源11が定電圧源の場合、図6に示すように複数の送電ユニット13を並列に接続し、一方、高周波電源11が定電流源の場合、図7に示すように複数の送電ユニット13を直列に接続する。
上記複数の送電ユニット13を備えた送電装置1A,1Bにおいて、全ての送電ユニット13から高周波電力を送電させる必要がないとき(すなわち、全ての送電ユニット13の給電位置に受電装置2が1つもないとき、あるいは、給電位置に受電装置2があっても、当該受電装置2の充電が完了しているとき)、制御部12a,12bは、インバータ回路112への高周波信号SINVの出力を停止させ、高周波電力の発生を停止させる。
これらのように、送電装置1A,1Bを用いた場合であっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができるので、送電装置1A,1Bが、受電装置2の充電が完了したことを適切に判断でき、充電が完了した受電装置2への送電を停止することができる。
以上、本発明の実施形態および変形例に係る非接触給電システムについて説明したが、本発明に係る非接触給電システムおよび当該非接触給電システムに供せられる受電装置は、上記した実施形態および変形例に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しなければ、各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
A 非接触給電システム
1,1A,1B 送電装置
11 高周波電源
111 直流電源(高周波発生手段)
112 インバータ回路(高周波発生手段)
113 整合回路
114 電力検出器(電力検出手段)
12,12a,12b 制御部(送電装置側制御手段)
13 送電ユニット
L13 送電コイル
C13 共振コンデンサ
15a,15b 切替部(切替手段)
2 受電装置
21 受電ユニット
L21 受電コイル
C21 共振コンデンサ
22 蓄電デバイス(蓄電手段)
23 充電回路
231 整流回路
232 フィルタ回路
L232 インダクタ
C232 コンデンサ
233 スイッチ
234 電圧検出器(電圧検出手段)
24 制御部(受電装置側制御手段)

Claims (14)

  1. 送電装置から受電装置に非接触で高周波電力を供給する非接触給電システムであって、
    前記送電装置は、
    高周波電力を発生させる高周波発生手段と、
    送電コイル、および、当該送電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記高周波発生手段から入力される前記高周波電力を非接触で送電する送電ユニットと、
    前記受電装置によって反射された反射波電力を検出する電力検出手段と、
    前記反射波電力に基づき、前記高周波電力の送電を停止させる送電装置側制御手段と、
    を備え、
    前記受電装置は、
    前記送電コイルに磁気的に結合される受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記送電ユニットから送電された前記高周波電力を非接触で受電する受電ユニットと、
    前記受電ユニットが受電した前記高周波電力を直流電力に変換する整流回路と、
    前記整流回路から出力される前記直流電力により充電される蓄電手段と、
    前記整流回路から出力される前記直流電力を前記蓄電手段に供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、
    前記蓄電手段の充電状況に基づき、前記蓄電手段の充電が完了すると、前記整流回路から前記蓄電手段への前記直流電力を遮断するように前記スイッチを切り替え、前記蓄電手段の充電を停止させる受電装置側制御手段と、
    を備える非接触給電システム。
  2. 前記受電装置は、
    前記蓄電手段の充電電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
    前記受電装置側制御手段は、前記充電電圧が目標電圧に達すると、前記蓄電手段の充電が完了したと判断する、
    請求項1に記載の非接触給電システム。
  3. 前記送電装置側制御手段は、前記反射波電力が閾値以上となったときに、前記高周波電力の送電を停止させる、
    請求項1または請求項2のいずれかに記載の非接触給電システム。
  4. 前記電力検出手段は、さらに、進行波電力を検出し、
    前記送電装置側制御手段は、前記反射波電力と前記進行波電力とに基づき、前記進行波電力に対する前記反射波電力の比率である反射係数が閾値以上となったときに、前記高周波電力の送電を停止させる、
    請求項1または請求項2のいずれかに記載の非接触給電システム。
  5. 前記スイッチは、前記整流回路の一方の出力端子に直列に接続され、導通状態のとき前記蓄電手段に前記直流電力を供給し、開放状態のとき前記蓄電手段への前記直流電力の供給を遮断する、
    請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  6. 前記スイッチは、前記受電ユニットと前記整流回路との間に直列あるいは並列に接続される、
    請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  7. 前記受電装置は、
    前記整流回路と前記蓄電手段の間に配置され、前記整流回路から出力される前記直流電力に含まれる高周波成分を減衰させるフィルタ回路を、さらに備える、
    請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  8. 前記スイッチは、電界効果トランジスタである、
    請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  9. 前記蓄電手段は、キャパシタである、
    請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  10. 前記高周波電力の周波数は、1MHz以上である、
    請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  11. 前記送電装置側制御手段は、前記高周波発生手段から出力される前記高周波電力が一定となるように、前記高周波発生手段を制御する、
    請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  12. 前記送電装置側制御手段は、前記高周波発生手段による前記高周波電力の発生を停止させることで、前記高周波電力の送電を停止させる、
    請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  13. 前記送電装置は、
    前記送電ユニットおよび前記電力検出手段を複数備え、
    さらに、複数の前記送電ユニット毎に配置され、前記高周波発生手段が発生させた前記高周波電力を前記送電ユニット毎に出力するか否かを切り替える複数の切替手段を備えており、
    前記複数の送電ユニットは、前記高周波発生手段に対して、並列あるいは直列に接続されており、
    複数の前記電力検出手段は、前記複数の送電ユニット毎にそれぞれ対応させて配置されており、
    前記送電装置側制御手段は、前記送電ユニット毎に検出される前記反射波電力に基づき、前記高周波電力の送電が必要な前記送電ユニットに前記高周波電力を出力するように、前記切替手段を切り替える、
    請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
  14. 検出する反射波電力に基づき、送電を停止する送電装置とともに用いられ、前記送電装置に備えられた送電コイルと、磁気的に結合された受電コイルにより、前記送電装置から非接触で高周波電力を受電する受電装置であって、
    前記受電コイル、および、当該受電コイルに接続された共振コンデンサを有し、前記送電装置から送電された前記高周波電力を非接触で受電する受電ユニットと、
    前記受電ユニットが受電した前記高周波電力を直流電力に変換する整流回路と、
    前記整流回路から出力される前記直流電力により充電される蓄電手段と、
    前記整流回路から出力される前記直流電力を前記蓄電手段に供給するか遮断するかを切り替えるスイッチと、
    前記蓄電手段の充電状況に基づき、前記蓄電手段の充電が完了すると、前記整流回路から前記蓄電手段への前記直流電力を遮断するように前記スイッチを切り替え、前記蓄電手段の充電を停止させる受電装置側制御手段と、
    を備える受電装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019092251A (ja) * 2017-11-13 2019-06-13 国立大学法人豊橋技術科学大学 受電装置およびそれを用いる無線電力伝送システム
JP2019165594A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社ダイヘン 受電装置及び受電制御方法
US11411432B2 (en) 2017-10-16 2022-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for disabling wireless power reception circuit on basis of state of electronic device, and electronic device thereof

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10541563B2 (en) * 2015-01-16 2020-01-21 Ge Hybrid Technologies, Llc Wireless power transmission device
SG10201700633QA (en) 2016-02-03 2017-09-28 Gen Electric System and method for protecting a wireless power transfer system
JP7049768B2 (ja) 2016-02-03 2022-04-07 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ワイヤレス電力伝送システムを保護するための方法およびシステム
JP6637836B2 (ja) * 2016-05-12 2020-01-29 株式会社ダイヘン 送電装置、受電装置、および、非接触充電システム
SG10201707385XA (en) * 2016-09-30 2018-04-27 Gen Electric Over voltage protection for a wireless power transfer system
JP6855878B2 (ja) * 2017-03-29 2021-04-07 富士通株式会社 受電器、電力伝送システム、及び、受電器の制御方法
EP3605781B1 (en) * 2017-04-07 2023-08-02 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Wireless charging apparatus and method, and device to be charged
JP6894345B2 (ja) * 2017-10-23 2021-06-30 トヨタ自動車株式会社 無線通信システム
US11742689B2 (en) * 2020-02-11 2023-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Power sensing circuit and electronic device including the same
WO2021149283A1 (ja) * 2020-07-27 2021-07-29 三菱電機エンジニアリング株式会社 無線電力伝送システム及び無線電力受信装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011130569A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Toko Inc 無接点電力伝送装置
US20120038220A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transmission apparatus and transmission method thereof
JP2014220940A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 株式会社東芝 非接触充電システムおよび非接触充電方法
JP2015231308A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 株式会社Ihi 受電装置及び非接触給電システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5126324B2 (ja) * 2010-09-10 2013-01-23 トヨタ自動車株式会社 給電装置、および給電システムの制御方法
EP2530811B1 (en) * 2010-12-01 2016-07-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wireless electric power feeding equipment
JP5690251B2 (ja) * 2011-09-26 2015-03-25 日立マクセル株式会社 共鳴型ワイヤレス充電装置
JP5895449B2 (ja) * 2011-10-28 2016-03-30 日立化成株式会社 非接触電力送信装置、および、非接触電力伝送システム
US9390850B2 (en) * 2012-07-13 2016-07-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power transmitting device, power feeding system, and power feeding method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011130569A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Toko Inc 無接点電力伝送装置
US20120038220A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transmission apparatus and transmission method thereof
JP2014220940A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 株式会社東芝 非接触充電システムおよび非接触充電方法
JP2015231308A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 株式会社Ihi 受電装置及び非接触給電システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11411432B2 (en) 2017-10-16 2022-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for disabling wireless power reception circuit on basis of state of electronic device, and electronic device thereof
JP2019092251A (ja) * 2017-11-13 2019-06-13 国立大学法人豊橋技術科学大学 受電装置およびそれを用いる無線電力伝送システム
JP7039000B2 (ja) 2017-11-13 2022-03-22 国立大学法人豊橋技術科学大学 受電装置およびそれを用いる無線電力伝送システム
JP2019165594A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社ダイヘン 受電装置及び受電制御方法

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