(57)【要約】【課題】直流共鳴方式におけるシステム全体の低消費電力削減を実現する送電側回路を提供する。【解決手段】製品に手等が接触しているか否かを検出し、是である場合は通常どおり送電をつづけ、否である場合は送電側の周波数を共鳴周波数から変えることを特徴とする。タッチセンサーという非常に消費電力の低いデバイスからの信号に応じて共鳴周波数を変更することによる低消費電力モードへの切り替えを行うことにより、システム全体の消費電力をほとんど上昇させずに、未使用時の電力消費を削減することができる。【選択図】図１
2018110479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーからの入力に応じて送電器の固有周波数ｆｒが変化することで、不使用時は前記送電器と前記受電器の間で共鳴しない低消費電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項２】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電側共鳴キャパシタと前記送電コイルを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを非接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項３】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電側共鳴キャパシタと並列に追加キャパシタが、追加キャパシタと送電側共鳴キャパシタを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを非接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項４】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電コイルと並列に追加コイルが、追加コイルと送電コイルを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを非接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項５】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から任意のスイッチング周波数ｆｓにて交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーからの入力に応じて前記送電器のスイッチング周波数ｆｓが変化することで、不使用時は前記送電器と前記受電器の間で共鳴しない低消費電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項６】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電コイルを短絡する接続回路が、当該接続回路が前記送電コイルを短絡する状態または接続回路が前記送電コイルを短絡しない状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチが前記送電コイルを短絡しない状態となり、接触を感知しない場合は前記スイッチが前記送電コイルを短絡する状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【請求項７】
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
周波数ｆｓのパルスを発生させるパルス発生回路と、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から前記パルス発生回路から入力される周波数ｆｓのパルスを用いてスイッチング周波数ｆｓにて交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記パルス発生回路と前記スイッチング回路を接続し、接触を感知しない場合は前記パルス発生回路と前記スイッチング回路スイッチを接続せずスイッチング回路を動作しない状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔給電の省電力化に関するものであり、より詳細には、直流共鳴ワイヤレス給電システムの省電力化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、スマートウォッチを始めとする携帯型電子装置や、パーソナルコンピュータに接続するマウス、カードリーダー、キーボード、ディスプレイ、コントローラー、デジタルカメラなどは、従来は有線での接続により情報交換をおこない、その際に給電のためのラインを確保して接触給電していた。だが、近年では無線での接続にとりかわりつつあり、給電についても非接触給電が急速に広まりつつある。
【０００３】
様々な給電方法が開発されているが、有望視されている方法として共鳴方式を用いたワイヤレス給電方法がある。これは直流電源と送電共鳴コイルと送電側共鳴キャパシタを備えた送電装置と、受電共鳴コイルと受電側共鳴キャパシタを備えた受電装置で構成されるワイヤレス給電装置において、直流電源から送電共鳴コイル及び送電側共鳴キャパシタへの電源供給を間のスイッチング回路で高速にオンオフすることで送電共鳴コイルから共鳴周波数で変化する電磁界共鳴エネルギーを空間に発信させ、受電共鳴コイルは上記電磁界共鳴エネルギーを空間から電気エネルギーとして取り出して負荷に電力を供給する特許文献１に記載の直流共鳴方式があげられる。
【０００４】
この方式は、送電と受電が共鳴フィールドでつながる直接的なエネルギー変換であり高効率であるばかりか、他の方式が必要とする絶縁電源、高周波発信信号増幅器、整合回路、送電デバイス、受信デバイス、ＤＣ−ＤＣコンバータといった多くの電力変換機構が不要となることから、システム全体での電力効率を大幅に増幅することが可能となる。
【０００５】
この方式では、電子機器間において無線で電力をやりとりする双方向送電が可能になる。そのため複数の受電装置間で共鳴フィールドが拡大していき、送電装置から送電した電力を共有することができる。すなわち、電子機器間でのパワーシェアリングが可能となるため、電源がない場所、停電時や災害時に特に有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２０１２−１０１９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
直流共鳴方式は非常に高効率なワイヤレス給電を可能にする有望な技術であるが、送信側は常時磁界を発生させていることから、受信側が一定距離にある時は電力供給が可能となるのは当然として、受信側が一定距離にない場合でも送信側は常に一定量の電力を消費することとなる。送信側が電池駆動などのポータブル駆動である場合、これはシステム全体の使用時間という観点から大きな問題となる。
【０００８】
ポータブルタイプの電源を用いた場合に電池寿命を延ばすことの最有力な手法は、未使用時の電力を下げることである。直流共鳴方式を用いた場合であっても同様であり、送電側の直流電源のオンオフをタクトスイッチやスライドスイッチを用いることにより電源供給を切っていた。だが、この方法ではスイッチの切り忘れに対しては無力であり、特に小児用玩具などにおいてはあまりよい方法とはいえない。
【０００９】
送信側と受信側の双方で送電電力に情報をのせることで情報を交換し、受信側からの応答が無い場合は、送信側で受信側が近隣に存在しないと判断する方法や、受信側の距離に応じて変化する送信側の消費電力を観測することで、送信側で受信側が近隣に存在しないと判断する方法もある。だが、これらの方法ではいずれも複雑な検出回路やマイコンを必要とし回路規模が大きくなることから、システム全体の消費電力削減という観点からはあまりよい方法とはいえなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明に係る直流共鳴方式の送電器は、製品に手等が接触しているか否かを検出し、是である場合は通常どおり送電をつづけ、否である場合は送電側の電力供給の共鳴条件の1つを変えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
タッチセンサーという非常に消費電力の低いデバイスからの信号に応じて共鳴周波数を変更することによる低消費電力モードへの切り替えを行うことにより、システム全体の消費電力をほとんど上昇させずに、未使用時の電力消費を削減することができる。未使用時は本発明に係る送電器を所持しないことから確実に低消費電力モードへと移行することとなり、原理的にスイッチの切り忘れが発生しない。その他タッチセンサーに連動させて電源を切断してしまう方法も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】非接触給電システム１の全体図
【図２】センサの一例を示した図
【図３】センサの一例を示した図
【図４】センサの一例を示した図
【図５】センサの一例を示した図
【図６】実施例１を示した図
【図７】実施例２を示した図
【図８】実施例３を示した図
【図９】実施例４を示した図
【図１０】実施例５を示した図
【図１１】実施例６を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、直列共鳴方式に係る非接触給電システム１における送電器２の省電力化に関する発明であり、まず、直列共鳴方式について簡単に説明する。
【００１４】
非接触給電システム１は、少なくとも送電ループコイル２０１、送電側共鳴キャパシタ２０２からなる送電側共鳴回路２０、直流電源２１、パルス発生回路２４及び共鳴パルスドライブ回路２２を備えた送電器２と、受電ループコイル３０１と受電側共鳴キャパシタ３０２からなる受電側共鳴回路３０、整流回路３１及び負荷３２からなる受電器３により構成される。
【００１５】
送電側共鳴回路２０と受電側共鳴回路３０は、これらの回路の合成インピーダンスが最も小さくなる固有周波数ｆｒを有している。直流電源２１に接続された共鳴パルスドライブ回路２２は、この固有周波数ｆｒと同じスイッチング周波数ｆｓでオンオフ動作させ、直流電源２１から入力される電圧を交流電圧へと変換する。共鳴ドライブ回路はスイッチング周波数ｆｓが固有の共振周波数ｆｒの近くでスイッチングすることにより送電側共鳴回路２０に流入する電流は大きくなり、出力電力は増加する。送電側共鳴回路２０と受電側共鳴回路は共鳴しているので、増加した出力電力が送電器から受電器へと伝送されていく。
【００１６】
受電器３の受電ループコイル３０１には、この出力された電力から交流電圧が生じる。整流回路３１を経由することで、その交流電圧を直流電圧へと変換し、受電器内の電化保持手段やＬＥＤやスピーカーといった受電器内の電力消費デバイスで利用される。すなわち、送電コイルと受電コイルの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成されて、送電側共鳴回路と受電側共鳴回路が共鳴して送電器から受電器へ電力が伝送され、送電器から送電されなかったエネルギーは送電側共鳴回路に共鳴エネルギーとして保存され、受電器がエネルギーのうち電力消費デバイスなどへの出力に供給されなかったエネルギーは受電側共鳴回路に共鳴エネルギーとして保存される。
【００１７】
本発明の基本原理は、スイッチング周波数ｆｓ、もしくは固有共振周波数ｆｒを変化させることにより送電側共鳴回路２０へ流入する電力を削減するというものである。図１は本発明の概念図であり、送信器を手にしているか否かを判断するハンド検出システムからの信号を共鳴回路２０、共鳴パルスドライブ回路２２、共鳴回路２０、電源供給手段２５へと入力し、固有共鳴周波数ｆｒ又はスイッチング周波数ｆｓを変化させることや電源の供給をカットすることで共鳴を起こさなくすることで省電力モードへと移行可能としている。
【００１８】
送電器２を手にしていないときは、送電器２から送電されることがないため、スイッチの切り忘れといった事態を考慮することなく、確実に不使用時の電力浪費を抑制できる。
【００１９】
ハンド検出システムの具体例としては、様々な回路を採用可能である。図２に示すとおり、センサ２３としてタッチパッドを採用し、当該タッチパッドを抵抗やコンデンサとともに検出ＩＣと接続すれば、タッチパッドに手などが触れているか否かを検出するシステムとして機能する。タッチパッドに手などを触れさせなくては機能しないため、スイッチの切り忘れなどのリスクを排除できる。
【００２０】
他にも、図３に示すとおり、センサ２３として受光素子を採用し、外部に一部が露出している箇所に配置する。さらに、送電器２の内部において受光素子とは遮蔽板で仕切られた箇所であって外部に一部が露出している箇所に発光素子を配置する。当該露出している箇所から漏れた発光素子からの光は、通常時はそのまま空間を直進するが、当該露出箇所近辺に手がある場合は、光の一部が手で反射して受光素子へと届き、受光素子が反応する。したがって、送電器２の近辺に手が存在するか否かを検出可能となる。光を反射させるためには送電器２の近辺に手などが必要となるため、スイッチの切り忘れなどの可能性を排除できる。
【００２１】
図４は、センサ２３として受光素子を採用し、送電器２の内部に受光素子と発光素子を配置する。遮蔽板は移動可能となっており、送電器を手で握っている場合は遮蔽板が押し込まれて発光素子と受光素子の間を遮り、送電器を手で握っていない場合は遮蔽板が解放されて発光素子と受光素子の間には何もない状態となる。この構成を採用することで、遮蔽板を押し込んでいる際は発光素子からの光を遮蔽板が遮るので受光素子が光を受け取ることはなく、逆に遮蔽板を押し込んでいない際は発光素子からの光を受光素子が受け取ることとなる。遮蔽板を押し込むには送電器を手にする必要があるため、スイッチの切り忘れなどの可能性を排除できる。
【００２２】
図５は、センサ２３としてピエゾフィルムを採用した例である。ピエゾフィルムは圧電素子として機能するため、接触しているか否かを検出し、接触している場合は電力を放出することから、タッチセンサーとして機能する。ピエゾフィルムに圧力をかけなくては電力が放出されないため、スイッチの切り忘れなどのリスクを排除できる。
【００２３】
これらのハンド検出システムは、いずれもセンサ２３としては、ヒトの手等が接触しているか否かを判定するタッチセンサーとして機能する。だが、本発明の範囲としてこれらに限定されるものではなく、温度センサや脈拍センサなどヒトが送電器を握っている状態や、傍にいる状態を検知できるものであればよい。
【００２４】
本発明は、直接的には、送電器から送電すべきなのは人間が傍にいるときに限定しても差し支えない用途に着目している。だが、これ以外の用途、例えば一定の騒音がある際に送電すべき用途であるならば、集音マイクなどがセンサ２３として望ましく、用途に応じたセンサを組み合わせればよい。
【００２５】
本発明が適用される直流共鳴方式は、システム全体を小規模化し電力効率が極めて高くすることが可能である。さらに電源に直流電源を採用することから、乾電池などを電源としたモバイルタイプの製品へ応用しやすい。システム全体が小規模化しているということは、コスト面でも有利である。そのため、安価であることが要求される子ども用のおもちゃといった用途にも採用可能である。
【００２６】
一方で、複数の受電装置間で共鳴フィールドが拡大していき、送電装置から送電した電力を共有することができるため、受電装置が多数ある場合、送電器は大量の電力を消費する。省電力の要は不使用時対策であり、システムを利用していない時は確実に低電力とすることが大切である。プロユースであるならば使用者の能力に期待することもできようが、一般人、特に子どもにはシステム側でフールプルーフの観点から配慮すべきである。
【００２７】
本発明では、不使用時の電力消費の抑制を、送電器を手にしているか否かで自動的に実行することが可能となるため、スイッチの切り忘れといったリスクを排除できるため、使用方法を熟知しない者であっても安心して利用可能である。
【００２８】
以下、具体的な回路構成について説明する。第１の実施形態に係る非接触給電システム１は、図６に示すとおり、送電器２において、送電側共鳴キャパシタ２０２を送電器２から電気的に絶縁可能とする送電側共鳴キャパシタ絶縁スイッチ２０２１を設置し、センサ２３からの入力によって送電器２と送電側共鳴キャパシタ２０２を電気的に接続する状態と絶縁した状態を切り替え可能としたことを特徴とする。
【００２９】
センサ２３がオン状態のとき、送電側共鳴キャパシタ絶縁スイッチ２０２１もオンとなり、送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が接続される。その結果、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００３０】
センサ２３がオフ状態のとき、送電側共鳴キャパシタ絶縁スイッチ２０２１がオフとなり、送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が絶縁される。そのため、送電器２の固有周波数ｆｒが変化する。したがって、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給されていても、送電器は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００３１】
第２の実施形態に係る非接触給電システム１は、図７に示すとおり、送電器２において、送電側共鳴キャパシタ２０２と並列に送電側追加キャパシタ２０２２を備え、かつ、送電側追加キャパシタ２０２２と送電側共鳴キャパシタ２０２を電気的に絶縁可能とする送電側追加キャパシタ絶縁スイッチ２０２３を設置し、センサ２３からの入力によって送電器２と送電側追加キャパシタ２０２２を電気的に接続する状態と絶縁した状態を切り替え可能としたことを特徴とする。
【００３２】
センサ２３がオン状態のとき、送電側追加キャパシタ絶縁スイッチ２０２３がオフとなり、送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側追加キャパシタ２０２２が電気的に絶縁される。その結果、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００３３】
センサ２３がオフ状態のとき、送電側追加キャパシタ絶縁スイッチ２０２３がオンとなり、送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側追加キャパシタ２０２２が接続される。そのため、送電器２の固有周波数ｆｒが変化する。したがって、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給されていても、送電器は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００３４】
第３の実施形態に係る非接触給電システム１は、図８に示すとおり、送電器２において、送電ループコイル２０１と並列に送電側ループコイル短絡回路２０１１が配線されており、かつ、当該送電側ループコイル短絡回路２０１１を電気的に絶縁可能とする送電側ループコイル短絡回路絶縁スイッチ２０１２を設置し、センサ２３からの入力によって送電ループコイル２０１を短絡させる状態と短絡させない状態を切替え可能としたことを特徴とする。
【００３５】
センサ２３がオン状態のとき、送電側ループコイル短絡回路絶縁スイッチ２０１２がオフとなり、送電側ループコイル短絡回路２０１１が電気的に絶縁される。その結果、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００３６】
センサ２３がオフ状態のとき送電側ループコイル短絡回路絶縁スイッチ２０１２がオンとなり、送電ループコイル２０１は短絡される。そのため、送電ループコイル２０１のＬ値が変化し、送電器２の固有周波数ｆｒも変化する。したがって、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給されていても、送電器は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００３７】
第４の実施形態に係る非接触給電システム１は、図９に示すとおり、送電器２において、送電側ループコイル２０１と並列に送電側追加ループコイル２０１３を備え、かつ、送電側追加ループコイル２０１３と送電側ループコイル２０１を電気的に絶縁可能とする送電側追加ループコイル絶縁スイッチ２０１４を設置し、センサ２３からの入力によって送電器２と送電側追加ループコイル２０１３を電気的に接続する状態と絶縁した状態を切り替え可能としたことを特徴とする。
【００３８】
センサ２３がオン状態のとき、送電側追加ループコイル絶縁スイッチ２０１４がオフとなり、送電側ループコイル２０１と送電側追加ループコイル２０１３が電気的に絶縁される。その結果、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００３９】
センサ２３がオフ状態のとき、送電側追加ループコイル絶縁スイッチ２０１４がオンとなり、送電側ループコイル２０１と送電側追加ループコイル２０１３が接続される。送電側ループコイル２０１と送電側追加ループコイル２０１３が接続されることにより送電器２のＬ値が変化し、の固有周波数ｆｒも変化する。したがって、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給されていても、送電器は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００４０】
第５の実施形態に係る非接触給電システム１は、図１０に示すとおり、送電器２において、共鳴パルスドライブ回路へパルスを入力するパルス発生回路２４が発生させるパルスの周波数を、センサ２３からの出力に応じて変更可能としたことを特徴とする
【００４１】
センサ２３がオン状態のとき、パルス発生回路は、共鳴パルスドライブ回路が動作するスイッチング周波数が固有周波数ｆｒとなるパルスを発生させる。そのため、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００４２】
センサ２３がオフ状態のとき、パルス発生回路は、共鳴パルスドライブ回路が動作するスイッチング周波数ｆｓが固有周波数ｆｒとならないパルスを発生させる。そのため、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｓにて供給されても、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００４３】
第６の実施形態に係る非接触給電システム１は、図１１に示すとおり、送電器２において、共鳴パルスドライブ回路へパルスを入力するパルス発生回路２４とタッチセンサーの双方の出力をＡＮＤ回路経由で共鳴パルスドライブ回路へ入力する点を特徴とする
【００４４】
センサ２３がオン状態のとき、タッチセンサー出力信号がＨｉとなりパルス発生回路２４は、共鳴パルスドライブ回路が動作するスイッチング周波数ｆｒとなるパルスをＡＮＤ回路経由で共鳴パルスドライブ回路へ入力する。そのため、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でスイッチング周波数ｆｒにて供給され、固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１が共鳴することにより出力電力が増加し、送電器２は送電を開始する。
【００４５】
センサ２３がオフ状態のとき、タッチセンサー出力信号がＬｏとなりパルス発生回路２４は、共鳴パルスドライブ回路が動作するスイッチング周波数ｆｒが固有周波数ｆｒであってもＡＮＤ回路経由で共鳴パルスドライブ回路へ入力する事が出来ない。そのため、直流電源２１からの電力が共鳴パルスドライブ回路経由でパルス供給されず固有周波数ｆｒをもつ送電側共鳴キャパシタ２０２と送電側ループコイル２０１は共鳴せず、出力電力が増加することがなくなる省電力モードとなる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態の一部または全部は、以下の付記のように記載される。
［付記１］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーからの入力に応じて送電器の固有周波数ｆｒが変化することで、不使用時は前記送電器と前記受電器の間で共鳴しない低消費電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記２］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電側共鳴キャパシタと前記送電コイルを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを非接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記３］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電側共鳴キャパシタと並列に追加キャパシタが、追加キャパシタと送電側共鳴キャパシタを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを非接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記４］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電コイルと並列に追加コイルが、追加コイルと送電コイルを接続または非接続状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチを非接続状態とし、接触を感知しない場合は前記スイッチを接続状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記５］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から任意のスイッチング周波数ｆｓにて交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーからの入力に応じて前記送電器のスイッチング周波数ｆｓが変化することで、不使用時は前記送電器と前記受電器の間で共鳴しない低消費電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記６］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電コイルを短絡する接続回路が、当該接続回路が前記送電コイルを短絡する状態または接続回路が前記送電コイルを短絡しない状態を選択可能とするスイッチを経由して接続されており、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記スイッチが前記送電コイルを短絡しない状態となり、接触を感知しない場合は前記スイッチが前記送電コイルを短絡する状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
［付記７］
タッチセンサー及び送電コイルを備えた送電器と、受電コイルを備えた受電器からなる非接触型電力伝送システムにおいて、
前記送電器は、前記送電コイルとともに送電側共鳴回路を構成する送電側共鳴キャパシタと、
周波数ｆｓのパルスを発生させるパルス発生回路と、
前記送電コイル及び直流電源に接続され、当該直流電源から入力される直流電圧から前記パルス発生回路から入力される周波数ｆｓのパルスを用いてスイッチング周波数ｆｓにて交流電圧を発生させるスイッチング回路と、
を備え、
前記受電器は、前記受電コイルとともに受電器側共鳴回路を構成する受電器側共鳴キャパシタと、
前記受電コイルに接続されて、当該受電コイルに生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
を備え、
前記送電コイルと受電コイルとの間に等価的に形成される相互インダクタンス及び相互キャパシタンスで電磁界結合回路が構成され、前記送電側共鳴回路と前記受電側共鳴回路が共鳴して、前記送電器から前記受電器へ電力が伝送され、
前記タッチセンサーが接触を感知した場合は前記パルス発生回路と前記スイッチング回路を接続し、接触を感知しない場合は前記パルス発生回路と前記スイッチング回路スイッチを接続せずスイッチング回路を動作しない状態とすることで不使用時には省電力モードとなることを特徴とする非接触型電力伝送システム。
【符号の説明】
【００４７】
１  非接触給電システム
２  送電器
２０  送電側共鳴回路
２０１  送電ループコイル
２０１１  送電側ループコイル短絡回路
２０１２  送電側ループコイル短絡回路絶縁スイッチ
２０１３  送電側追加ループコイル
２０１４  送電側追加ループコイル絶縁スイッチ
２０２  送電側共鳴キャパシタ
２０２１  送電側共鳴キャパシタ絶縁スイッチ
２０２２  送電側追加キャパシタ
２０２３  送電側追加キャパシタ絶縁スイッチ
２１  直流電源
２２  共鳴パルスドライブ回路
２３  センサ（ハンド検出システム）
２４  パルス発生回路
２５  高周波発振回路
２６  電源供給手段
３  受電器
３０  受電側共鳴回路
３０１  受電ループコイル
３０２  受電側共鳴キャパシタ
３１  整流回路
３２  負荷
【図１】
2018110479.tif 000003
【図２】
2018110479.tif 000004
【図３】
2018110479.tif 000005
【図４】
2018110479.tif 000006
【図５】
2018110479.tif 000007
【図６】
2018110479.tif 000008
【図７】
2018110479.tif 000009
【図８】
2018110479.tif 000010
【図９】
2018110479.tif 000011
【図１０】
2018110479.tif 000012
【図１１】
2018110479.tif 000013