JP2018074904A - 誘導電力伝送システムにおいて受信機を検出及び特定する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信機2のコンバータ4を第1の周波数でオンに切り替えるステップと、突入電流を測定し、受信機3が存在するかどうかを判定するステップと、を含む。突入電流は、送信機の周波数範囲について測定され、受信機が存在するかどうかを判定するために電流の変化が使用される。突入電流は、送信機において電圧の変化があった場合に測定され、受信機が存在するかどうかを判定するために電流の変化が使用される。送信機のコンバータに供給される電流が、2つの送信機周波数にわたって測定され、受信機が存在するかどうかを判定するために電流の変化が使用される。送信機のコンバータに供給される電流が、2つの送信機電圧にわたって測定され、受信機が存在するかどうかを判定するために電流の変化が使用される。
【選択図】図1
Description
・送信機と受信機との間の接触ベースの相互作用に依存するシステム、
・送信機と受信機との間で送信される通信信号に依存するシステム、及び
・非無線近接(non-radioproximity)センサ(例えば、光センサ)を使用して受信機の物理的な存在を検出するシステム、である。
・検出方法を実行するために、電力伝送を減少または完全に中断する必要がありうること、
・定常状態の電流が受信機についての指標として使用される場合、無負荷の受信機が、間違った結果を誤って与えうること、
・部品の変動及び雑音に敏感である可能性があること、及び
・検出された受信機が互換性を有するかどうかを検出できない可能性があること、である。
本発明の一実施形態によれば、突入電流型検出方法は、スタンバイモードの送信機で始まる。このモードでは、送信機は、最小の電力を引き出すように制御される。送信機は、任意の受信機が、送信機の送信レンジに入ったことを検出するために、スタンバイモードから検出モードに周期的に切り替わる。本発明の好適な実施形態では、送信機は、2秒ごとに一時的に検出モードに切り替わるよう構成される。あるいは、突入電流型検出方法よりも他の検出方法が先立っている場合には、送信機は、既に検出モードであってもよい。
・電力が受信機に伝送されるよう送信機を制御しうる、
・受信機の存在を更に検証するために他の検出方法に従って送信機を制御しうる、または
・送信機との、受信機の互換性を特定するための他の特定方法に従って送信機を制御しうる。
・受信機の存在を検出するための他の検出方法に従って送信機を制御しうる、
・前述したスタンバイモードに送信機を戻しうる、または
・送信機をオフに切り替えうる。
本発明の一実施形態によれば、周波数掃引型検出方法は、突入電流型検出方法において上述したようなスタンバイモードの送信機で始まる。あるいは、送信機は、周波数掃引型検出方法よりも他の検出方法が先立っている場合には、送信機は、既に検出モードであってもよい。
今回は第2の試験周波数で制御される。コントローラは、ピーク振幅の他に第2の試験周波数の値もメモリに格納する。
・任意の結果がベースラインと比較されるように、測定されたデータからベースラインデータを減算する、
・データポイントに対する幅3(またはそれと類似)の移動平均を行うことによって、雑音の平滑化及びフィルタリングを行う、
・傾きが極性をどこで変化させるかを見出すことによって、極大値のエッジを見つける、
・極大値のエッジ間の最大値を見出すことによって、極大値の上端を見つける、
・極大値のエッジにおける高さを測定する、
・極大値の幅は、極大値のエッジ間の幅として定義されうる、及び
・極大値の高さは、極大値のエッジのうちのより高い高さから、ピークの上端における高さまでの、垂直の距離として定義されうる。
・電力が受信機に伝送されるよう送信機を制御しうる、
・受信機の存在を更に検証するために他の検出方法に従って送信機を制御しうる、または
・送信機との、受信機の互換性を特定するための他の特定方法に従って送信機を制御しうる。
・受信機の存在を検出するための他の検出方法に従って送信機を制御しうる、
・前述したスタンバイモードに送信機を戻しうる、または
・送信機をオフに切り替えうる。
本発明の一実施形態によれば、突入電流除去型検出方法は、電力モードの送信機で始まる。一実施形態では、送信機は、受信機の存在を既に検出しており、当該受信機への電力の伝送を開始している。電力モードでは、送信機は、受信機に電力を伝送するよう制御される。コンバータ及びDC−DCコンバータは、動作周波数及び動作電圧で、交流電流をインダクタに供給するよう制御される。
・電力が受信機に伝送されるよう送信機を制御しうる。これは、送信機の電圧を動作電圧に戻すことを含みうる。
・受信機の不存在を確認するための他の検出方法に従って送信機を制御しうる、
・前述したスタンバイモードに送信機を戻しうる、または
・送信機をオフに切り替えうる。
本発明の一実施形態によれば、周波数変化型検出方法は、電力モードの送信機で始まる。一実施形態では、送信機は、共振型受信機の存在を既に検出しており、当該共振型受信機に電力の伝送を開始している。電力モードでは、送信機は、受信機に電力を伝送するよう制御される。コンバータ及びDC−DCコンバータは、動作周波数及び動作電圧で、交流電流をインダクタに供給するよう制御され、当該動作周波数は、受信機の共振と整合(match)するように制御される。
・電力が受信機に伝送されるよう送信機を制御しうる。
・導電性の非受信機の存在を確認するための他の検出方法に従って送信機を制御しうる、
・前述したスタンバイモードに送信機を戻しうる、または
・送信機をオフに切り替えうる。
本発明の一実施形態によれば、電圧変化型検出方法は、電力モードの送信機で始まる。一実施形態では、送信機は、受信機の存在を既に検出しており、当該受信機に電力の伝送を開始している。電力モードでは、送信機は、受信機に電力を伝送するよう制御される。DC−ACコンバータ及びDC−DCコンバータは、動作電圧及び動作周波数で、交流電流をインダクタに供給するよう制御される。
・電力が受信機に伝送されるよう送信機を制御しうる。
・導電性の非受信機の存在を確認するための他の検出方法に従って送信機を制御しうる、
・前述したスタンバイモードに送信機を戻しうる、または
・送信機をオフに切り替えうる。
Claims (74)
- 誘導結合型の電力伝送システムにおいて受信機の存在を検出する方法であって、
前記システムは送信機を含み、当該送信機は、
(a) 交流の磁界を発生させるためのインダクタと、
(b) 交流電流を前記インダクタに供給するためのコンバータと、
(c) 前記コンバータに供給される電流を測定するためのセンサと、を備え、
前記方法は、
(i) 第1の周波数で前記コンバータをオンに切り替えるステップと、
(ii) 突入期間中に前記電流の振幅を測定するステップと、
(iii) 受信機が存在することを前記振幅が示すかどうかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記インダクタは、コイルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コンバータは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コントローラは、所望の周波数の交流電流を供給するよう、前記コンバータを制御することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記コンバータは、非共振型ハーフブリッジ・コンバータであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、前記誘導結合型の電力伝送システム内に存在するキャパシタにおけるバイアスを除去するために、前記第1の周波数よりも高い非共振周波数を有する交流電流を供給するよう、前記コンバータを初期的に制御するステップ、を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記非共振周波数は、1MHzと10MHzとの間の周波数であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記第1の周波数は、100kHzと1000kHzとの間の周波数であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサは、前記突入期間中に1つ以上のピーク振幅を測定することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コントローラは、ピーク振幅の1つの大きさが大きさ閾値を超える場合に、受信機が存在する可能性があると判定することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記コントローラは、前記送信機における過渡電流の特性を示すピーク振幅を無視するよう構成されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記方法は、請求項1に記載のステップ(iii)の結果に基づいて、
(i) 前記受信機に電力が伝送されるよう前記コンバータを制御するステップと、
(ii) 受信機の存在を検証するための更なる試験を行うステップと、
(iii) 前記受信機が、前記誘導結合型の電力伝送システムと互換性がある受信機であるかどうかを特定するための更なる試験を行うステップと、
(iv) 前記送信機をスタンバイモードに切り替えるステップと、
(v) 前記送信機をオフに切り替えるステップと、
のうちの1つ以上の更なるステップを続けるステップ、を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 誘導結合型の電力伝送システムにおいて受信機を検出する方法であって、
前記システムは、
(a) 交流の磁界を発生させるためのインダクタと、
(b) 交流電流を前記インダクタに供給するためのコンバータと、
(c) 前記コンバータに供給される電流を測定するためのセンサと、を備え、
前記方法は、
(i) 周波数範囲内の複数の周波数で前記コンバータをオンに切り替えるステップと、
(ii) 前記周波数範囲内の各周波数について、突入期間中に前記電流のピーク振幅を測定するステップと、
(iii) 極大値が存在するかどうかを明らかにするために前記周波数範囲にわたって前記測定されたピーク振幅を分析するステップと、
(iv) 予め定められたパラメータを満たす前記極大値に基づいて受信機を検出するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記インダクタは、コイルであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記コンバータは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記コントローラは、所望の周波数の交流電流を前記インダクタに供給するよう、前記コンバータを制御することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記コンバータは、非共振型ハーフブリッジ・コンバータであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記方法は、前記誘導結合型の電力伝送システム内に存在するキャパシタにおけるバイアスを除去するために、前記コンバータを前記複数の周波数のそれぞれに対してオンに切り替える前に、前記周波数範囲よりも高い非共振周波数を有する交流電流を供給するよう、前記コンバータを制御するステップ、を含む
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記非共振周波数は、1MHzと10MHzとの間の周波数であることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記センサは、前記突入期間中に前記複数の周波数のそれぞれについて1つ以上のピーク振幅を測定することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記センサは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記コントローラは、送信機における過渡電流の特性を示すピーク振幅を無視するよう構成されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記測定されたピーク振幅は、前記コントローラによって分析されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記周波数範囲は、100kHzから1000kHzまでであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記方法は、前記極大値の幅、前記極大値のピークの大きさ、及び前記極大値が生じる周波数を含む、任意の極大値の特性を判定するステップ、を含む
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記予め定められたパラメータは、前記極大値が生じる周波数であることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記極大値が生じる周波数が約140kHzである場合に受信機が特定されることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記予め定められたパラメータは、前記極大値の幅であることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記極大値の幅は、50kHzを超えることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 前記予め定められたパラメータは、前記極大値のピークの大きさであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記方法は、請求項14に記載のステップ(iv)の結果に基づいて、
(i) 前記受信機に電力が伝送されるよう前記コンバータを制御するステップと、
(ii) 受信機の存在を検証するための更なる試験を行うステップと、
(iii) 前記受信機が、前記誘導結合型の電力伝送システムと互換性がある受信機であるかどうかを特定するための更なる試験を行うステップと、
(iv) 送信機をスタンバイモードに切り替えるステップと、
(v) 前記送信機をオフに切り替えるステップと、
のうちの1つ以上の更なるステップを続けるステップ、を含む
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 誘導結合型の電力伝送システムにおいて受信機の不存在を検出する方法であって、
前記システムは送信機を含み、当該送信機は、
(a) 交流の磁界を発生させるためのインダクタと、
(b) 交流電流を前記インダクタに供給するためのコンバータと、
(c) 前記コンバータに供給される電流を測定するためのセンサと、を備え、
前記方法は、
(i) 第1の電圧で電力を伝送するよう前記送信機を制御するステップと、
(ii) 電圧を第2の電圧に増加させるステップと、
(iii) 突入期間中に前記電流の振幅を測定するステップと、
(iv) 受信機が存在することを前記振幅が示すかどうかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記インダクタは、コイルであることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記コンバータは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記コントローラは、所望の電圧の交流電流を供給するよう、前記コンバータを制御することを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記コンバータは、プッシュプル・コンバータであることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記第1の電圧は、20ボルトと30ボルトとの間の電圧であることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記第2の電圧は、前記第1の電圧よりも4%未満大きい電圧であることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記方法は、前記電圧を前記第2の電圧に増加させる前に、前記電圧を第3の電圧に減少させるステップ、を含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記第3の電圧は、前記第1の電圧よりも4%未満小さい電圧であることを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記第2の電圧は、前記第3の電圧よりも大きく、前記第1の電圧よりも4%未満大きいことを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記センサは、前記突入期間中に1つ以上のピーク振幅を測定することを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記センサは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記コントローラは、ピーク振幅の1つの大きさが大きさ閾値を超える場合に、受信機が存在する可能性があると判定することを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記コントローラは、前記送信機における過渡電流の特性を示すピーク振幅を無視するよう構成されることを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記方法は、請求項33に記載のステップ(iv)の結果に基づいて、
(i) 前記受信機に電力が伝送されるよう前記コンバータの制御を継続するステップと、
(ii) 受信機の存在を検証するための更なる試験を行うステップと、
(iii) 前記受信機が、前記誘導結合型の電力伝送システムと互換性がある受信機であるかどうかを特定するための更なる試験を行うステップと、
(iv) 前記送信機をスタンバイモードに切り替えるステップと、
(v) 前記送信機をオフに切り替えるステップと、
のうちの1つ以上の更なるステップを続けるステップ、を含む
ことを特徴とする請求項33に記載の方法。 - 前記第3の電圧はゼロであり、前記コンバータの電圧は、試験期間において前記第3の電圧に維持された後、前記第2の電圧に増加させられ、
請求項33に記載のステップは、第1の試験期間から第2の試験期間にわたる、長さを増加する複数の試験期間について繰り返される
ことを特徴とする請求項40に記載の方法。 - 前記第1の試験期間は、前記コンバータの電圧が前記第1の電圧または前記第2の電圧である場合に電力伝送に対してわずかな影響を有するように十分に短いことを特徴とする請求項48に記載の方法。
- 前記第2の試験期間は、適切な突入電流が請求項33に記載のステップ(iii)の間に観測されるように十分に長いことを特徴とする請求項48に記載の方法。
- 誘導結合型の電力伝送システムにおいて導電性の非受信機を検出する方法であって、
前記システムは送信機を含み、当該送信機は、
(a) 交流の磁界を発生させるためのインダクタと、
(b) 交流電流を前記インダクタに供給するためのコンバータと、
(c) 前記コンバータに供給される電流を測定するためのセンサと、を備え、
前記方法は、
(i) 存在しうる受信機と共振する第1の周波数の交流の磁界を発生させるよう、前記インダクタに電流を供給するステップと、
(ii) 前記コンバータに供給される第1の電流を測定するステップと、
(iii) 存在しうる受信機とさらに実質的に共振する第2の周波数の交流の磁界を発生させるよう、前記インダクタに電流を供給するステップと、
(iii) 前記コンバータに供給される第2の電流を測定するステップと、
(iv) インダクタ周波数の変化と測定された電流における変化との比較を行うステップと、
(v) 前記比較に基づいて、導電性の非受信機を検出するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記インダクタは、コイルであることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記コンバータは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記コントローラは、所望の周波数の交流電流を供給するよう、前記コンバータを制御することを特徴とする請求項53に記載の方法。
- 前記コンバータは、非共振型ハーフブリッジ・コンバータであることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記第1の周波数は、100kHzと1000kHzとの間の周波数であることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記第2の周波数は、前記第1の周波数と4%未満異なる周波数であることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記方法は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との間の複数の周波数について、前記コンバータに供給される電流を測定するステップ、を含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記センサは、定常状態電流の大きさを測定することを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記センサは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記コントローラは、前記測定された電流の大きさと前記インダクタ周波数との間に反比例の関係が存在する場合に、導電性の非受信機が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項60に記載の方法。 - 前記方法は、請求項51に記載のステップ(v)の結果に基づいて、
(i) 前記受信機に電力が伝送されるよう前記コンバータの制御を継続するステップと、
(ii) 受信機の存在を検証するための更なる試験を行うステップと、
(iii) 前記受信機が、前記誘導結合型の電力伝送システムと互換性がある受信機であるかどうかを特定するための更なる試験を行うステップと、
(iv) 前記送信機をスタンバイモードに切り替えるステップと、
(v) 前記送信機をオフに切り替えるステップと、
のうちの1つ以上の更なるステップを続けるステップ、を含む
ことを特徴とする請求項51に記載の方法。 - 誘導結合型の電力伝送システムにおいて導電性の非受信機を検出する方法であって、
前記システムは送信機を含み、当該送信機は、
(a) 交流の磁界を発生させるためのインダクタと、
(b) 交流電流を前記インダクタに供給するためのコンバータと、
(c) 前記コンバータに供給される電流を測定するためのセンサと、を備え、
前記方法は、
(i) 存在しうる受信機に対して電力が伝送されるよう、第1の電圧で前記インダクタに電流を供給するステップと、
(ii) 前記コンバータに供給される第1の電流を測定するステップと、
(iii) 存在しうる受信機に対して実質的に電力が伝送されるよう、第2の電圧で前記インダクタに電流を供給するステップと、
(iii) 前記コンバータに供給される第2の電流を測定するステップと、
(iv) 電圧の変化と測定された電流における変化との比較を行うステップと、
(v) 前記比較に基づいて、可能性のある受信機を特定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記インダクタは、コイルであることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記コンバータは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記コントローラは、所望の周波数の交流電流を供給するよう、前記コンバータを制御することを特徴とする請求項65に記載の方法。
- 前記コンバータは、プッシュプル・コンバータであることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記第1の電圧は、20ボルトと30ボルトとの間の電圧であることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記第2の電圧は、前記第1の電圧と4%未満異なる電圧であることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記方法は、前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の複数の電圧について、前記コンバータに供給される電流を測定するステップ、を含むことを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記センサは、定常状態電流の大きさを測定することを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記センサは、コントローラと接続されることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- コントローラが、前記測定された電流の大きさとインダクタ電圧との間に直接の関係が存在する場合に、導電性の非受信機が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項63に記載の方法。 - 前記方法は、請求項63に記載のステップ(v)の結果に基づいて、
(i) 前記受信機に電力が伝送されるよう前記コンバータの制御を継続するステップと、
(ii) 受信機の存在を検証するための更なる試験を行うステップと、
(iii) 前記受信機が、前記誘導結合型の電力伝送システムと互換性がある受信機であるかどうかを特定するための更なる試験を行うステップと、
(iv) 前記送信機をスタンバイモードに切り替えるステップと、
(v) 前記送信機をオフに切り替えるステップと、
のうちの1つ以上の更なるステップを続けるステップ、を含む
ことを特徴とする請求項63に記載の方法。
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