JP4639692B2 - 非接触電力伝送装置 - Google Patents
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そして、従来の非接触電力伝送装置では、充電器は負荷部に対する充電機能のみを有し、負荷部は充電器のみから充電されるようになっていた。
すなわち、第1の発明は、送電・受電兼用コイルと、前記送電・受電兼用コイルを駆動する交流を生成する送電手段と、前記送電・受電兼用コイルに誘起される交流を直流に変換する整流回路を含む受電手段と、前記送電手段が送電動作を行うときには前記送電手段を駆動させるとともに前記整流回路の動作を停止させ、前記受電手段が受電動作を行うときには前記送電手段の駆動を停止させるとともに前記整流回路を動作させる制御手段と、を含み、前記整流回路は、第1の出力ラインと第2の出力ラインとの間に直列に接続される第1のアナログスイッチおよび第2のアナログスイッチと、前記第1の出力ラインと前記第2の出力ラインとの間に直列に接続される第3のアナログスイッチおよび第4のアナログスイッチと、前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチにそれぞれ並列に接続される第1、第2、第3、および第4のコンパレータと、を有し、前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチは、前記第1、第2、第3、および第4のコンパレータの出力によりそれぞれオンオフ制御されることを特徴とする。
また、携帯電話に適用した場合には、バッテリを使用しない携帯機器を携帯電話で駆動可能となったり、災害等による停電時の非常用電源として携帯電話を使用可能となる。
(第1実施形態)
本発明の非接触電力伝送装置の第1実施形態の構成について、図1を参照しながら説明する。
この第1実施形態に係る非接触電力伝送装置は、図1に示すように、送電・受電兼用コイル1と、送電装置2と、受電装置3とを備え、送電装置2と受電装置3とで送電・受電兼用コイル1を選択的に使用するようになっている。
この送電・受電兼用コイル1は、送電装置2が使用する場合には、例えば相手の受電装置(図示せず)の平面コイルと電磁的に結合して両者の間でトランス(変圧器)を形成し、送電装置2が送電動作を行うことができるようになっている。一方、送電・受電兼用コイル1は、受電装置3が使用する場合には、例えば相手の送電装置(図示せず)の平面コイルと電磁的に結合して両者の間でトランスを形成し、受電装置3が受電動作を行うことができるようになっている。
ここで、発振回路21、ドライバ回路22、23などは、送電・受電兼用コイル1に供給する所定の交流を生成する送電手段を構成する。
ドライバ回路22は、パワーMOSトランジスタM1,M2から構成されている。ドライバ回路22の出力端子は、コンデンサC1を介して送電・受電兼用コイル1の一端側に接続されている。ドライバ回路23は、パワーMOSトランジスタM3,M4から構成されている。ドライバ回路23の出力端子は、コンデンサC2を介して送電・受電兼用コイル1の他端側に接続されている。従って、コンデンサC1,C2および送電・受電兼用コイル1は、図示のように直列回路を形成している。
制御回路24は、送電、受電、またはオフの各指示を受け付け、その各指示に応じて各部の制御を行うようになっている。
すなわち、制御回路24は、送電が指示された場合には、送電装置2が送電動作を行うようにパワーMOSトランジスタM1〜M4を駆動させるとともに、受電装置3のMOSトランジスタM5をオフにさせる。また、受電が指示された場合には、受電装置3が受電動作を行うようにMOSトランジスタM5をオンにさせるとともに、送電装置2のパワーMOSトランジスタM1〜M4の駆動を停止させる。さらに、オフが指示されると、送電装置2および受電装置3のいずれもその動作の停止させるようにする。
受電装置3は、外部から供給される電力を受電するものであって、図1に示すように、整流回路31と、平滑用のコンデンサC3と、スイッチ素子としてのMOSトランジスタM5とからなり、負荷RLを駆動するようになっている。
整流回路31は、ダイオードD1〜D4をブリッジに接続した全波整流回路からなり、その入力側には送電・受電兼用コイル1の両端が接続され、その出力側にはコンデンサC3が接続されている。整流回路31の整流電圧は、MOSトランジスタM5を介して負荷RLに供給されるようになっている。MOSトランジスタM5は、ゲートに制御回路24からのオンオフ信号が印加され、これによりオンオフ制御されるようになっている。
まず、送電装置2を使用して、例えば外部の相手の受電装置(図示せず)に電力を送電する場合について説明する。
この場合には、相手の受電装置のコイル(図示せず)を、図1に示す送電・受電兼用コイル1に接近させ、両コイルを電磁結合させる。ここで、相手の受電装置のコイルは、送電・受電兼用コイル1と同様に平面コイルで構成されている。
この場合には、図1に示す送電・受電兼用コイル1を、相手の送電装置のコイル(図示せず)に接近させ、両コイルを電磁結合させる。ここで、相手の送電装置のコイル(図示せず)は、送電・受電兼用コイル1と同様に平面コイルで構成されている。
また、第1実施形態を携帯電話に適用した場合には、バッテリを使用しない携帯機器を携帯電話で駆動可能となったり、災害等による停電時の非常用電源として携帯電話を使用可能となる。
本発明の非接触電力伝送装置の第2実施形態の構成について、図2を参照しながら説明する。
送電・受電兼用コイル1は、図1に示す送電・受電兼用コイル1と同様に構成され、かつ、同様の機能を有するようになっている。
ここで、送電装置2Aにおいて、発振回路21、ドライバ回路22、23、コンデンサC1,C2は、図1に示す送電装置2と同様に構成するので、その説明は省略する。
すなわち、制御回路26は、送電が指示された場合には、送電装置2Aが送電動作を行うようにパワーMOSトランジスタM1〜M4を駆動させるとともに、受電装置3AのコンパレータCMP1A,CMP1B,CMP2A,CMP2Bの各動作をオフ(停止)させる。また、受電が指示された場合には、受電装置2Aが受電動作を行うようにコンパレータCMP1A,CMP1B,CMP2A,CMP2Bを動作させるとともに、送電装置2AのパワーMOSトランジスタM1〜M4をオフにさせる。さらに、オフが指示されると、送電装置2Aおよび受電装置3Aのいずれもその動作を停止させる。
整流回路32は、図2に示すように、図1示すダイオードD1〜D4をアナログスイッチMP1,MP2,MN1,MN2に置き換えたものである。そして、アナログスイッチMP1,MP2,MN1,MN2は、コンパレータCMP1A,CMP1B,CMP2A,CMP2Bの出力に従ってオンオフ制御されるようになっている。
まず、送電装置2Aを使用して、例えば外部の相手の受電装置(図示せず)に電力を送電する場合について説明する。
この場合には、相手の受電装置のコイル(図示せず)を、図2に示す送電・受電兼用コイル1に接近させ、両コイルを電磁結合させる。
この場合には、図2に示す送電・受電兼用コイル1を、相手の送電装置のコイル(図示せず)に接近させ、両コイルを電磁結合させる。
この状態で、制御回路26に対して受電の指示を行うものとする。すると、制御回路26は、受電装置3Aが受電動作を行うようにコンパレータCMP1A,CMP1B,CMP2A,CMP2Bの各動作をオンにさせ、このときには送電装置2AのパワーMOSトランジスタM1〜M4の各動作をオフにさせる。
このときの受電装置3Aの整流回路32の詳細な動作例について、図3を参照して説明する。
その後、時刻t3において、送電・受電兼用コイル1の一端側の電圧AG1が、図3(A)に示すように、低圧側出力ライン34の電圧VTKNよりも僅かに小さな検出レベルを下回ると、コンパレータCMP2Aの出力が「H」レベルとなる。このため、アナログスイッチMN1は、図3(F)に示すように、ゲートが「L」レベルから「H」レベルとなってオフからオンになる。
以後、これらの一連の動作を繰り返すことにより、整流回路32は整流動作を行う。
以上説明したように、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果を実現することができる。
本発明の非接触電力伝送装置の第3実施形態の構成について、図4を参照しながら説明する。
送電・受電兼用コイル1は、図1に示す送電・受電兼用コイル1と同様に構成され、かつ、同様の機能を有するようになっている。
ここで、送電装置2Bにおいて、発振回路21、ドライバ回路22、23、コンデンサC1,C2は、図1に示す送電装置2と同様に構成するので、その説明は省略する。
制御回路27は、送電、受電、またはオフの各指示を受け付け、その各指示に応じて各部の制御を行うようになっている。
スイッチSW3,SW4は、送電・受電兼用コイル1と整流回路31との間に介在され、送電・受電兼用コイル1と整流回路31との間の電気的な接続を行うようになっている。スイッチSW3,SW4は、例えば機械的なスイッチから構成され、受電装置3Bに受電動作を行わせるときには、手動によりオンさせる。このときには、送電装置2B側のスイッチSW1,S2はオフとさせる。
まず、送電装置2Bを使用して、例えば外部の相手の受電装置(図示せず)に電力を送電する場合について説明する。
この場合には、スイッチSW1,SW2をオンにするとともにスイッチSW3,SW4をオフにし、相手の受電装置のコイル(図示せず)を、図4に示す送電・受電兼用コイル1に接近させ、両コイルを電磁結合させる。
この場合には、スイッチSW3,SW4をオンにするとともにスイッチSW1,SW2をオフにし、図4に示す送電・受電兼用コイル1を、相手の送電装置のコイル(図示せず)に接近させ、両コイルを電磁結合させる。
(その他の実施形態)
第3実施形態では、スイッチSW1〜SW4を備え、これ機械的なスイッチで構成させて、手動でオンオフさせるようにした。しかし、スイッチSW1〜SW4をトランジスタのような電子的なスイッチで構成し、送電装置2Bの送電動作、または受電装置3Bの受電動作に応じて制御回路27がオンオフ制御するようにしても良い。
Claims (3)
- 送電・受電兼用コイルと、
前記送電・受電兼用コイルを駆動する交流を生成する送電手段と、
前記送電・受電兼用コイルに誘起される交流を直流に変換する整流回路を含む受電手段と、
前記送電手段が送電動作を行うときには前記送電手段を駆動させるとともに前記整流回路の動作を停止させ、前記受電手段が受電動作を行うときには前記送電手段の駆動を停止させるとともに前記整流回路を動作させる制御手段と、を含み、
前記整流回路は、
第1の出力ラインと第2の出力ラインとの間に直列に接続される第1のアナログスイッチおよび第2のアナログスイッチと、
前記第1の出力ラインと前記第2の出力ラインとの間に直列に接続される第3のアナログスイッチおよび第4のアナログスイッチと、
前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチにそれぞれ並列に接続される第1、第2、第3、および第4のコンパレータと、を有し、
前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチは、前記第1、第2、第3、および第4のコンパレータの出力によりそれぞれオンオフ制御されることを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 送電・受電兼用コイルと、
前記送電・受電兼用コイルを駆動する交流を生成する送電手段と、
前記送電・受電兼用コイルに誘起される交流を直流に変換する受電手段と、を含み、
前記受電手段は整流回路を含み、
前記整流回路は、
第1の出力ラインと第2の出力ラインとの間に直列に接続される第1のアナログスイッチおよび第2のアナログスイッチと、
前記第1の出力ラインと前記第2の出力ラインとの間に直列に接続される第3のアナログスイッチおよび第4のアナログスイッチと、
前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチにそれぞれ並列に接続される第1、第2、第3、および第4のコンパレータと、を有し、
前記第1、第2、第3、および第4のアナログスイッチは、前記第1、第2、第3、および第4のコンパレータの出力によりそれぞれオンオフ制御されることを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 制御回路をさらに含み、
前記制御回路は、前記送電手段が送電動作を行うときには前記受電手段の動作を停止させ、前記受電手段が受電動作を行うときには前記送電手段の動作を停止させることを特徴とする請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
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