JP4639773B2 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Description
1)の場合は、コネクタ接点の磨耗や汚れにより接触不良が発生し、信頼性に問題がある。一方、2)の場合は接触不良の問題は解消されるが、被給電装置を給電装置に対して厳密に位置合わせをして装填する必要があるだけでなく、被給電装置と給電装置は1対1の関係であるため機器毎に給電装置が必要となり、ユーザにとって利便性が良いとは言い難い。
また、図8は特許文献2に開示されている例を示し、給電装置となる充電装置1に駆動回路2および誘導コイル3,4等を設け、充電装置1から被給電装置となるポータブル電子機器5,6に電力を供給するものである。
したがって、この発明の課題は、被給電装置の置き方に対する自由度を高めるとともに、複数台の電子機器に対して同時に電力供給が可能で、しかも消費電力の少ない非接触給電装置を提供することにある。
マトリックス状配線の各交点に配置される給電コイルと、行列の配線ごとにスイッチ素子を接続してなるドライブ回路と、前記被給電装置の位置検出回路とを設け、被給電装置の置かれた位置を検出して前記スイッチ素子を選択的にオン,オフ駆動することを特徴とする。
ここで、給電装置100は交流電源ACVを直流に変換する整流回路101、給電コイルLIa,L1b,L1cの駆動を行なう共振回路102等から構成されており、給電コイルが3個の例である。すなわち、図7,8の従来例に対し、給電コイルLIa,L1b,L1cにそれぞれスイッチSW1a,SW1b,SW1cを直列に接続するとともに、被給電装置200がどの位置に置かれたかを検出する検出手段として、位置検出回路103を付加した点が特徴である。
いま、共振コイルL2,コンデンサC2,整流回路201,蓄電池BTおよび負荷202等からなる被給電装置200が給電装置100上に置かれたとすると、給電装置100ではまず位置検出回路103により、被給電装置200がどの位置に置かれたかを検出する。位置検出回路103は上記検出結果に基き、被給電装置200の共振コイルL2に対して最も効率よく磁気結合可能な給電コイルを選択し、給電コイルに対するスイッチをオンする。
給電コイルが多数個の場合、各給電コイルに接続するスイッチの数は給電コイルと同数必要となる。そこで、図2では電源(+V)とグランド(GND)間で網目状に接続した「行」配線と、「列」配線の各交点部分に給電コイルL1を1個ずつ接続してコイル・マトリックスを組み、「行」配線に接続したスイッチング素子SW1(図2ではNPNトランジスタ)と、「列」配線に接続したスイッチング素子SW2(図2ではPNPトランジスタ)とを接続して、ドライブ回路を形成している。このように、スイッチング素子SW1,SW2を組み合わせてオン,オフすることで、少ない数のスイッチにより特定のコイルを選択的に駆動することができる。
図2の場合、実際に選択した給電コイル以外のコイルを迂回する不要な電流ループが形成されることがある。そこで、図3のように各給電コイルL1にダイオードD1を直列に接続することで、不要な電流ループを形成しないようにする。
ここでは、被給電装置200にはコイルL3と発信回路203を付加し、給電装置100にはコイルL0a,L0b,L0cおよびコンデンサC0a,C0b,C0cからなる共振コイルを付加した点が特徴である。
被給電装置200の発信回路203は、予め定められた周波数で定期的にコイルL3を駆動する。いま、給電装置の或る場所に被給電装置が置かれた場合、物理的に最も近い共振コイル(図4ではL0b)がこの被給電装置からの信号を検知する。各共振コイルは給電コイルと1対1の関係で配置されているので、これにより被給電装置の位置が検出され、対応するスイッチSW1bをオンする。以下の動作は前述の通り、共振回路が選択された給電コイルだけを駆動し、被給電装置に電力供給を行なうことができる。なお、被給電装置からの発信信号を検知する共振コイル(L0a,L0b,L0c)は、給電コイルL1a,L1b,L1cの巻線の一部または全部を使用するなどの方法で単一部品として使用することも可能である。
ここでは、コイルL0a,L0b,L0cおよびコンデンサC0a,C0b,C0cからなる共振コイルを、各給電コイルL1a,L1b,L1cに対応させて設けた点が特徴である。位置検出回路はこの共振コイルのインピーダンスまたは共振周波数を監視し、被給電装置が給電装置上に置かれた場合、被給電装置のコイルL2に近い共振コイルのインピーダンスまたは共振周波数値変化が最も高くなることを利用することで、位置検出が可能となる。そして、位置検出をしたら対応するスイッチをオンして電力供給を行なうことができる。
電磁誘導作用を用いた非接触給電装置では、被給電装置以外の金属物が載せられた場合、給電コイルから発生する磁束が金属物に鎖交し、過電流により金属物が発熱するという問題がある。図6はこれに対処するもので、各給電コイルに対して電流検出器CT1a,CT1b,CT1cを設けて構成される。給電装置の共振回路では、給電コイル(L1a,L1b,L1c)とコンデンサ(C1a,C1b,C1c)との共振現象を利用し、予め定めた周波数でスイッチングを行なっている。被給電装置に対し通常の電力供給を行なっている場合に比べ、金属物が置かれた場合には回路インピーダンスが変化するため、給電コイルの電流にも変化が生じる。この電流値の変化を電流検出器CT1a,CT1b,CT1cにて検出し、対応するスイッチをオフすることで、給電コイルの駆動を停止することができる。
Claims (2)
- 被給電装置に対して電磁誘導により電力の供給を行なう非接触給電装置において、
マトリックス状配線の各交点に配置される給電コイルと、行列の配線ごとにスイッチ素子を接続してなるドライブ回路と、前記被給電装置の位置検出回路とを設け、被給電装置の置かれた位置を検出して前記スイッチ素子を選択的にオン,オフ駆動することを特徴とする非接触給電装置。 - 前記被給電装置に発信回路を設け、前記給電装置に設けた共振コイルにより被給電装置の発信回路出力信号を検知することで、被給電装置の位置検出を行なうことを特徴とする請求項1に記載の非接触給電装置。
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