JP2019013150A - 受電装置および給電システム - Google Patents
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Abstract
Description
1.実施の形態(ダミー負荷を利用して受電電圧を低減させる場合の例)
2.変形例
変形例1(受電電圧の大きさに応じて複数種類のダミー負荷を選択利用する例)
変形例2(負荷電流を制御して受電電圧を低減させる場合の例)
3.その他の変形例
[給電システム4の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る給電システム(給電システム4)の外観構成例を表したものであり、図2は、この給電システム4の詳細構成例をブロック図および回路図で表したものである。給電システム4は、磁界を用いて(磁界共鳴や電磁誘導等を利用して;以下同様)、非接触に電力伝送(電力供給,給電,送電)を行うシステム(非接触型の給電システム)である。この給電システム4は、給電装置1(1次側機器)と、給電対象機器としての1または複数の電子機器(ここでは1つの電子機器2;2次側機器)とを備えている。
給電装置1は、上記したように、磁界を用いて電子機器2に対して給電を行うもの(充電トレー)である。この給電装置1は、例えば図2に示したように、送電部10、交流信号発生回路(交流信号発生部,高周波電力発生回路)11、通信部12および制御部13を有している。
電子機器2は、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池(バッテリー)を含む携帯型の電子機器等からなる。この電子機器2は、例えば図2に示したように、受電部20、整流回路21、電圧検出部22、ダミー負荷回路23、充電部24、バッテリー25、通信部26、制御部27およびメモリ部28を有している。なお、ダミー負荷回路23が、本開示における「電圧低減部」の一具体例に対応している。
次に、図3,図4,図5A,図5Bを参照して、前述した交流信号発生回路11の詳細構成例について説明する。図3は、この交流信号発生回路11の回路構成例を、外部電源9、送電部10および制御部13とともに表したものである。
次に、図6および図7を参照して、前述したダミー負荷回路23の詳細構成例について説明する。図6は、このダミー負荷回路23の回路構成例を、制御部27とともに表したものである。
(1.全体動作の概要)
この給電システム4では、給電装置1内の交流信号発生回路11が、外部電源9から供給される電力に基づいて、送電部10内の送電コイルL1およびコンデンサC1に対して、送電を行うための所定の高周波電力(交流信号Sac)を供給する。これにより、送電部10内の送電コイルL1において磁界(磁束)が発生する。このとき、給電装置1の上面(給電面S1)に、給電対象機器としての電子機器2が置かれる(または近接する)と、給電装置1内の送電コイルL1と電子機器2内の受電コイルL2とが、給電面S1付近にて近接する。
ところで、このような非接触給電システムでは、大電力化が進められようとしている。現在、商品となっているものの多くは1W,2.5W,5Wといった受電電力であり、今後は10W,15Wというように電力が増大していくことが期待されている。そこで問題となるのが、下位互換性である。すなわち、1次側機器は、2次側機器が要求する電力に応じて電力範囲を広くカバーする必要がある。また、このように電力範囲を広くカバーするためには、1次側で適切な給電電圧を設定する必要がある。これは、コイルにおける発熱の観点から、2次側における電圧(受電電圧)を上げなくてはならない可能性があるためである。
そこで、図8に示した比較例1に係る給電装置101では、1次側機器(給電装置101)内に設けたDC/DCコンバータ102を用いて、給電電圧を調整するようにしている。なお、この給電装置101は、給電装置1において、外部電源9と交流信号発生回路11との間にDC/DCコンバータ102を設けると共に、制御部13の代わりに設けた制御部103において、このDC/DCコンバータ102の動作を制御するようにしたものに対応している。
図10は、比較例2に係る給電・充電動作を流れ図で表わしたものである。この比較例2の給電・充電動作では、まず、1次側機器から2次側機器に対し、後述する本給電と比べて低電力である予備給電が開始され(図10のステップS901)、この予備給電により得られた受電電力を利用して、2次側機器が起動する(ステップS902)。このような予備給電では、必要な給電電力が本給電と比べて低いため、上記したように、1次側機器内の交流信号発生回路11はハーフブリッジ回路に設定されている。
一方、図11は、比較例3に係る給電・充電動作を流れ図で表わしたものである。この比較例3の給電・充電動作は、上記した比較例2の給電・充電動作において、2次側機器内での本負荷の接続(ステップS906)を、本給電の開始要求の通知(ステップS904)および本給電の開始(ステップS905)よりも前に行うようにしたものである。すなわち、この比較例3では上記比較例2とは逆に、2次側機器内で本負荷が接続された後に、1次側機器内の交流信号発生回路11において回路構成の切り替え(給電電力の増加制御)がなされる。
そこで本実施の形態では、2次側機器である電子機器2において、以下のようにして上記した問題を解決している。
・受電電力≦5Vの場合 …… 閾値電圧Vth=14V
・5W<受電電力≦15Wの場合 …… 閾値電圧Vth=10V
(ハーフブリッジ回路からフルブリッジ回路への切替を想定)
・15W<受電電力≦30Wの場合 …… 閾値電圧Vth= 8V
(本給電時の受電電圧が、予備給電時から2倍以上に増加することを想定)
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1,2)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図17は、変形例1に係る受電電圧(直流受電電圧Vdc)とダミー負荷の接続状態との関係の一例を表したものである。本変形例では、ダミー負荷回路23は、負荷の大きさ(抵抗値等)が異なる複数種類(この例では3種類)のダミー負荷を有している。そして、制御部27は、直流受電電圧Vdcが閾値電圧Vth以上であると判定された場合には、その直流受電電圧Vdcの大きさに応じて複数種類のダミー負荷のうちから選択された種類のダミー負荷を直流受電電圧Vdcの供給経路間に接続させることで、電圧低減制御を行う。
図18は、変形例2に係る給電システム(給電システム4A)の構成例をブロック図および回路図で表したものである。本変形例の給電システム4Aは、上記実施の形態の給電システム4において、給電対象機器として電子機器2の代わりに電子機器2Aを備えたものに対応している。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
(1)
給電装置から磁界を用いて給電された電力を受け取る受電部と、
前記受電部から供給される受電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記給電装置から本給電よりも低電力である予備給電が行われている際に、
前記電圧検出部により検出された受電電圧が所定の閾値電圧以上である場合には、その受電電圧が前記閾値電圧未満に下がるように電圧低減制御を行う
電子機器。
(2)
1または複数のダミー負荷を有する電圧低減部を備え、
前記制御部は、前記ダミー負荷のうちの少なくとも1つを利用して前記電圧低減制御を行う
上記(1)に記載の電子機器。
(3)
前記制御部は、
前記受電電圧が前記閾値電圧以上である場合には、
前記ダミー負荷のうちの少なくとも1つを前記受電電圧の供給経路間に接続させ、そのダミー負荷に電流が流れるように制御することにより、前記電圧低減制御を行う
上記(2)に記載の電子機器。
(4)
前記制御部は、前記予備給電後において、前記本給電が開始されて本負荷が接続状態に設定された後に、前記ダミー負荷を前記供給経路間から切り離す
上記(3)に記載の電子機器。
(5)
前記電圧低減部は、負荷の大きさが異なる複数種類の前記ダミー負荷を有し、
前記制御部は、
前記受電電圧が前記閾値電圧以上である場合には、
その受電電圧の大きさに応じて前記複数種類のダミー負荷のうちから選択された種類のダミー負荷を、前記供給経路間に接続させる
上記(3)または(4)に記載の電子機器。
(6)
前記制御部は、
前記受電電圧が大きくなるのに従って、相対的に負荷の大きいダミー負荷を前記供給経路間に接続させる
上記(5)に記載の電子機器。
(7)
前記ダミー負荷のうちの少なくとも1つが前記供給経路間に接続された後に、依然として前記受電電圧が前記閾値電圧以上である場合には、
前記制御部は、前記ダミー負荷を追加的に前記供給経路間に接続させるか、または、前記ダミー負荷をより負荷の大きいものに切り替える
上記(3)ないし(6)のいずれかに記載の電子機器。
(8)
前記制御部は、本負荷に流れる負荷電流の大きさを制御することにより、前記電圧低減制御を行う
上記(1)に記載の電子機器。
(9)
前記制御部は、前記受電電圧が前記閾値電圧未満に下がった後に、前記本給電の開始要求を前記給電装置に対して通知する
上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の電子機器。
(10)
前記制御部は、
前記給電装置から前記本給電が開始された後に、
本負荷としての2次電池を接続状態に設定し、前記本給電に基づく前記2次電池への充電動作を開始させる
上記(9)に記載の電子機器。
(11)
前記閾値電圧が、前記電子機器内の素子耐圧の半分未満の値に設定されている
上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の電子機器。
(12)
前記閾値電圧の値が、前記受電部により受け取った受電電力の大きさに応じて変化するように設定されている
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の電子機器。
(13)
前記受電電圧を整流する整流回路を備え、
前記電圧検出部は、前記整流回路による整流後の受電電圧を検出する
上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の電子機器。
(14)
1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界を用いた給電を行う給電装置と
を備え、
前記電子機器は、
前記給電装置から給電された電力を受け取る受電部と、
前記受電部から供給される受電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記給電装置から本給電よりも低電力である予備給電が行われている際に、
前記電圧検出部により検出された受電電圧が所定の閾値電圧以上である場合には、その受電電圧が前記閾値電圧未満に下がるように電圧低減制御を行う
給電システム。
Claims (8)
- 給電装置から磁界を用いて給電された給電電力を受け取る受電部と、
前記給電電力に基づく受電電圧を整流する整流部と、
1または複数の負荷を有する負荷部と、
前記整流部と前記負荷との間に配置された、1または複数の切り替え部と、
前記1または複数の切り替え部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記給電装置から本給電よりも低電力である予備給電が行われている際には、
前記整流部と前記負荷との間の接続が切り離されるように、前記切り替え部を制御すると共に、
所定の条件を満たす場合には、前記本給電が行われる際に、
前記整流部と前記負荷との間が接続されるように、前記切り替え部を制御する
受電装置。 - 前記制御部は、前記整流部と前記負荷との間を接続させる際に、
前記複数の負荷のうちの少なくとも1つが前記整流部と接続されるように、前記複数の切り替え部を個別に制御する
請求項1に記載の受電装置。 - 前記制御部は、前記整流部と前記負荷との間を接続させることによって、前記受電電圧を低減させる
請求項1または請求項2に記載の受電装置。 - 前記複数の負荷が、互いに並列に配置されている
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の受電装置。 - 前記負荷が、抵抗素子である
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の受電装置。 - 前記所定の条件を満たす場合が、前記受電電圧が所定の閾値電圧以上となる場合である
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の受電装置。 - 1または複数の受電装置と、
前記受電装置に対して磁界を用いた給電を行う給電装置と
を備え、
前記受電装置は、
前記給電装置から給電された給電電力を受け取る受電部と、
前記給電電力に基づく受電電圧を整流する整流部と、
1または複数の負荷を有する負荷部と、
前記整流部と前記負荷との間に配置された、1または複数の切り替え部と、
前記1または複数の切り替え部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記給電装置から本給電よりも低電力である予備給電が行われている際には、
前記整流部と前記負荷との間の接続が切り離されるように、前記切り替え部を制御すると共に、
所定の条件を満たす場合には、前記本給電が行われる際に、
前記整流部と前記負荷との間が接続されるように、前記切り替え部を制御する
給電システム。 - 前記受電装置が、電子機器または車両に設けられている
請求項7に記載の給電システム。
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