JP7211486B2 - ワイヤレス給電システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係るワイヤレス給電システムは、送電装置20および受電装置30を備える。
図1に示すように、送電装置20は、送電制御回路21、および、送電電力変換回路22を備える。送電制御回路21は、MPU211、検出用素子212、および、差動アンプ213を備える。検出用素子212と差動アンプ213とによって、電気変量検出回路が構成される。
図2に示すように、受電装置30は、受電共振回路31、受電電力変換回路32、共鳴変調回路33、断続受電検出回路34、受電制御部35、充電回路36、および、バッテリ37を備える。なお、断続受電検出回路34は、必要に応じて省略することも可能である。
送電装置20および受電装置30は、概略的には、次に示すように送電制御を行う。なお、送電装置20で行う送電制御の詳細は、後述する。
MPU211は、送電装置20の電源がオンされると、スイッチ制御部221に駆動信号を出力する。
受電制御部35は、バッテリ37の充電電圧(バッテリ電圧)を取得する。受電制御部35は、バッテリ電圧(充電状態)に応じて、送電停止信号を生成する。より具体的には、受電制御部35は、バッテリ電圧VBATが満充電電圧VF以上であれば、送電停止信号を生成する。送電停止信号は、スイッチ素子Qr2およびスイッチ素子Qr4のオン/オフの制御を行う信号である。受電制御部35は、送電停止信号をスイッチ素子Qr2およびスイッチ素子Qr4に出力する。
受電制御部35は、バッテリ37の充電電圧(バッテリ電圧)を取得する。受電制御部35は、バッテリ電圧(充電状態)に応じて、送電開始信号を生成する。より具体的には、受電制御部35は、バッテリ電圧VBATが充電開始電圧VRよりも低ければ、送電開始信号を生成する。充電開始電圧VRは、詳細は後述するが、状況に応じて適宜設定される。送電開始信号は、スイッチ素子Qr2およびスイッチ素子Qr4のオン/オフの制御を行う信号である。送電開始信号は、送電停止信号と異なるパターンの信号である。受電制御部35は、送電開始信号をスイッチ素子Qr2およびスイッチ素子Qr4に出力する。
図5は、ワイヤレス給電システムで実行する給電制御の第1態様を示すタイムチャートである。図5に示す第1態様は、受電装置30のバッテリ37への満充電が完了するまでの制御の一例を示す。
図8は、ワイヤレス給電システムで実行する給電制御の第2態様を示すタイムチャートである。図8に示す第2態様は、送電装置20による送電の再開時の制御の一例を示す。
図10は、ワイヤレス給電システムで実行する給電制御の第3態様を示すタイムチャートである。図10に示す第3態様は、受電装置30による送電停止信号の生成の繰り返し制御の一例を示す。
図12は、ワイヤレス給電システムで実行する給電制御の第4態様を示すタイムチャートである。図12に示す第4態様は、受電装置30による送電停止信号の生成の繰り返し制御の一例を示す。
図14、図15、図16は、ワイヤレス給電システムで実行する給電制御の第5態様を示すタイムチャートである。
図14は、第5態様における送電開始時の制御の一例を示す。この制御は、例えば、未充電状態とバッテリ37の充電の初期状態における制御である。この制御は、例えば、図4の最初の満充電までの期間における制御である。
図15は、第5態様における送電停止の制御の一例を示す。この制御は、例えば、バッテリ37が既に満充電状態にあり、一度、送電停止を行った後に行われる制御である。この制御は、例えば、図4の期間TMRにおける制御である。
図16は、第5態様における送電停止から送電開始までの制御の一例を示す。この制御は、例えば、受電装置30のバッテリ37の満充電後で、受電装置30を受電位置から取り去り、再度、受電位置に配置した時に行われる制御である。
上述の受電装置30は、回路的に、共鳴変調回路33を、受電電力変換回路32内に配置している。しかしながら、受電装置は、共鳴変調回路を、受電共振回路内に配置することもできる。図19(A)は、受電装置30Aの他の実施態様を示す図であり、図19(B)は、受電装置30Bの他の実施態様を示す図である。
21:送電制御回路
22:送電電力変換回路
23:送電共振回路
30、30A、30B:受電装置
31、31A、31B:受電共振回路
32:受電電力変換回路
32A、32B:整流回路
33、33A、33B:共鳴変調回路
34:断続受電検出回路
35:受電制御部
36:充電回路
37:バッテリ
200:直流電源
211:MPU
212:検出用素子
213:差動アンプ
221:スイッチ制御部
231:送電コイル
232:共振用キャパシタ
311:受電コイル
312、313、314:共振用キャパシタ
342:キャパシタ
343:抵抗
D1、D2、D3、D4、D5:ダイオード
Q1、Q2、Qr2、Qr3、Qr4:スイッチ素子
VBAT:バッテリ電圧
VF:満充電電圧
VR:充電開始電圧
Claims (6)
- 送電直流電源を高周波電力に変換する送電電力変換回路、前記送電電力変換回路を構成する送電コイルを含む送電共振回路、および、前記送電電力変換回路を制御する送電制御回路を備える送電装置と、
受電コイルを含み前記送電共振回路に対して電磁界結合可能な受電共振回路、前記受電共振回路で受電した前記高周波電力を受電直流電源に変換する受電電力変換回路、および、前記受電直流電源によって充電されるバッテリを備える受電装置と、
を備えるワイヤレス給電システムであって、
前記受電装置は、
前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出回路を備え、前記充電状態検出回路で検出した前記バッテリの充電状態に応じて、送電停止信号を生成する受電制御回路と、
前記送電停止信号に応じて前記送電共振回路から前記受電共振回路をみた入力インピーダンスを変えることで共振条件を変化させる受電共鳴変調回路と、
を備え、
前記送電装置は、
前記共振条件の変化による前記送電直流電源から供給される電気変量を検出する電気変量検出回路を備え、
前記送電制御回路は、前記電気変量検出回路で検出した前記電気変量から、前記送電停止信号を復調し、前記送電電力変換回路における前記高周波電力を供給する動作を所定時間停止し、
前記受電制御回路は、前記送電停止信号の生成開始後であって、前記バッテリの充電が必要であると検出するまでの期間は、前記高周波電力を受けた際に、前記送電停止信号の生成を継続する、
ワイヤレス給電システム。 - 前記受電装置の受電制御回路は、
前記バッテリの満充電状態の検出中には、前記送電停止信号の生成に基づく前記受電共鳴変調回路の動作を所定時間間隔で実行し、
前記送電装置の前記送電制御回路は、
前記送電停止信号の復調を継続する期間において、前記高周波電力を供給する動作の停止を継続する、
請求項1に記載のワイヤレス給電システム。 - 前記充電が必要であると検出するまでの期間は、前記送電停止信号の生成開始後であって、前記受電直流電源の電圧が充電再開を判断する閾値以上となる期間である、
請求項1または請求項2に記載のワイヤレス給電システム。 - 前記受電装置の受電制御回路は、前記送電停止信号の生成開始後であって、前記受電直流電源の電圧が充電再開を判断する閾値未満になったことを検出すると、前記高周波電力を受けた際に、前記送電停止信号の生成を停止する、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送電装置は、
前記送電停止信号の復調後、前記高周波電力を間欠的に供給し、
前記受電装置は、
前記間欠的に供給された前記高周波電力を受けて、前記送電停止信号を生成する、
請求項3に記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送電装置は、
前記高周波電力の間欠的な供給動作の継続中に、前記送電停止信号を所定回数復調できなければ、前記高周波電力を継続的に供給する、
請求項5に記載のワイヤレス給電システム。
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