(57)【要約】【課題】電力伝送動作を停止することなく、スマートキーシステムなどの他のシステムとの干渉を防止することができるワイヤレス電力伝送装置を提供する。【解決手段】受電コイルに対して電磁誘導により電力を供給する送電コイル１４と、送電コイル１４に交流電力を供給するスイッチング回路１２とを備え、スイッチング回路１２の発振周波数を変化させることで送電コイル１４から受電コイルに伝送される送電電力を調整するとともに、発振周波数として所定の周波数帯域を除いた周波数を用いる。【選択図】  図４
2013176196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電器に内蔵される受電コイルに対して電磁誘導により電力を供給する送電コイルと、該送電コイルに交流電力を供給するスイッチング回路とを備え、
該スイッチング回路の発振周波数を変化させることで該送電コイルから該受電コイルに伝送される送電電力を調整するとともに、
該発振周波数として所定の周波数帯域を除いた周波数を用いることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２】
送電電力調整手段をさらに備え、
前記周波数帯域を設けたことにより生じる前記受電器から要求された送電電力が伝送できない範囲において、該送電電力調整手段により前記送電コイルから前記受電コイルに伝送される送電電力を調整する請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項３】
前記送電電力調整手段は、前記スイッチング回路のデューティ比を変化させることにより前記送電コイルから前記受電コイルに伝送される送電電力を調整する請求項２に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項４】
前記送電電力調整手段は、前記スイッチング回路に直流電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータであり、
前記周波数帯域を設けたことにより生じる前記受電器から要求された送電電力が伝送できない範囲において、該ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される該直流電圧を変化させることにより前記送電コイルから前記受電コイルに伝送される送電電力を調整する請求項２に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項５】
前記周波数帯域を複数設けた請求項１〜４に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤレス電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器向けの電磁誘導型ワイヤレス電力伝送装置が普及しつつある。送電器に内蔵される送電コイルから発生する交流磁界により、電子機器などの受電器に内蔵される受電コイルに電力を伝送する。送電コイルにはフルブリッジ回路やハーフブリッジ回路などのスイッチング回路から交流電力が供給される。受電コイルに伝送された電力は、整流回路などを介して二次電池などの負荷に供給される。
【０００３】
送電器は、受電器から要求される電力に応じて、受電器へと送電する電力を調整する。送電器から受電器へと送電される電力を調整する方法として、周波数制御方式と電圧制御方式がある。周波数制御方式は、送電器側と受電器側の共振周波数に対して、スイッチング回路の発振周波数を制御することにより、送電電力を調整するものである。発振周波数の制御範囲は、効率やコスト面を考慮して１００ｋＨｚから２００ｋＨｚとするのが一般的である。
【０００４】
ここで、従来のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対する送電電力を図１に示す。横軸はスイッチング回路の発振周波数を示す。縦軸は送電器から受電器に電力伝送される送電電力を示す。受電器から送電器に要求される電力が増加した場合には、スイッチング回路の発振周波数を下げるように制御される。逆に、受電器から送電器に要求される電力が減少した場合には、スイッチング回路の発振周波数を上げるように制御される。このようにして、送電器から受電器に伝送される送電電力が調整される、
【０００５】
次に、従来のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対するデューティ比を図２に示す。横軸はスイッチング回路の発振周波数を示す。縦軸はスイッチング回路のデューティ比を示す。受電器から送電器に要求される電力が増加した場合にも、発振周波数が１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲内においては、スイッチング回路のデューティ比が４５％で一定である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
最近主流となってきたスマートエントリー・インテリジェントキー搭載車両では、ＬＦ（低周波）発信器が搭載されており、この周波数が一般的に１３５ｋＨｚ程度と規定されている。このため、ＬＦ発信器の周波数と周波数制御方式のワイヤレス電力伝送システムの周波数範囲が一致する可能性があり、各システム間で干渉する恐れがある。そのため、スマートキーシステムのＬＦ発信器が動作するときは、ワイヤレス電力伝送システムの動作を停止させなければならなかった。これにより、ワイヤレス電力伝送システムの受電器側における充電システムがたびたび停止したり、充電にも時間がかかっていたりしていた。
【０００８】
本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、電力伝送動作を停止することなく、スマートキーシステムなどの他のシステムとの干渉を防止することができるワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はこのような目的を達成するため、受電コイルに対して電磁誘導により電力を供給する送電コイルと、該送電コイルに交流電力を供給するスイッチング回路とを備え、該スイッチング回路の発振周波数を変化させることで該送電コイルから該受電コイルに伝送される送電電力を調整するとともに、該発振周波数として所定の周波数帯域を除いた周波数を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のワイヤレス電力伝送装置は、電力伝送動作を停止させることなく他のシステムとの干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対する送電電力
【図２】従来のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対するデューティ比
【図３】本発明のワイヤレス電力伝送装置のブロック図
【図４】本発明のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対する送電電力
【図５】本発明のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対するデューティ比
【図６】本発明のワイヤレス電力伝送装置の他の一例のブロック図
【図７】本発明のワイヤレス電力伝送装置の他の一例における発振周波数に対するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図３は、本発明のワイヤレス電力伝送装置のブロック図を示す図である。送電器１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、スイッチング回路１２、コンデンサ１３、送電コイル１４、復調回路１５、スイッチング制御回路１６を備える。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、直流電源から直流電圧が供給される。直流電源が車載電池などの場合は、一例として電源電圧が９〜１６Ｖ程度の範囲で変動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源電圧を変換して５Ｖの直流電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧は、スイッチング回路１２に供給される。一例として、スイッチング回路１２はフルブリッジ回路やハーフブリッジ回路などにより構成される。スイッチング回路１２の出力端子には、コンデンサ１３と送電コイル１４が直列に接続されている。スイッチング回路１２は、コンデンサ１３と送電コイル１４に交流電力を供給する。そして、送電コイル１４から発生する交流磁界により、受電器に内蔵される受電コイルに電力を伝送する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧は電源電圧の範囲より低いため、安価で高効率な降圧タイプのＤＣ／ＤＣコンバータで構成できる。
【００１４】
送電コイル１４から受電コイルに伝送される送電電力は、受電器側の出力負荷が必要とする電力と、実際に出力負荷に供給されている電力の差分に応じて制御される。受電器は、負荷の必要電力と送電電力の差分を求め、変調信号として送電器１０に送信する。復調回路１５は、送電コイル１４でピックアップされる変調信号を検出、復調する。スイッチング制御回路１６は、復調回路１５で復調した信号に基づいてスイッチング回路１２の動作を制御する。具体的に、スイッチング制御回路１６はスイッチング回路１２の発振周波数やデューティ比を制御することで送電電力を調整する。
【００１５】
次に、本発明のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対する送電電力を図４に示す。横軸はスイッチング回路１２の発振周波数を示す。縦軸は送電器１０から受電器に電力伝送される送電電力を示す。スイッチング回路１２は、発振周波数として１３０ｋＨｚから１４０ｋＨｚの周波数帯域を用いないように制御される。そのため、送電電力が図示のＡの範囲においては、発振周波数を変化させることで送電電力を調整することができなくなるため、他の送電電力調整手段を用いて送電電力を調整する。なお、送電電力が図示のＡの範囲外においては、発振周波数を制御することにより送電電力を調整する。具体的に、負荷の必要電力が増加した場合には、発振周波数を下げるように制御される。逆に、負荷の必要電力が減少した場合には、発振周波数を上げるように制御される。
【００１６】
次に、本発明のワイヤレス電力伝送装置における発振周波数に対するデューティ比を図５に示す。横軸はスイッチング回路１２の発振周波数を示す。縦軸はスイッチング回路１２のデューティ比を示す。発振周波数が１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚ未満の範囲および１４０ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲において、デューティ比は４５％で一定である。送電電力が図４における図示のＡの範囲においては、発振周波数を１３０ｋＨｚに固定してデューティ比を４５％より下げるように制御することで送電電力を調整する。
【００１７】
発振周波数として使用しない周波数帯域を設けたことにより、発振周波数を変化させるだけでは図４における図示のＡの範囲のように、送電電力が伝送できない範囲ができてしまう。上述のように、デューティ比も含めてスイッチング回路１２を制御することで、発振周波数が１３０ｋＨｚから１４０ｋＨｚとなる帯域を使用せずとも、送電電力を連続的に制御することが可能となる。発振周波数として、スマートキーシステムで用いる１３５ｋＨｚの周波数を利用しないため、スマートキーシステムとの干渉を防止することができる。
【００１８】
次に、本発明のワイヤレス電力伝送装置の他の一例のブロック図を図６に示す。なお、上述した実施形態と同じ機能を有する部位には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００１９】
本実施形態は、発振周波数として使用しない帯域を設けたことにより生じる要求された送電電力が伝送できない範囲において、デューティ比ではなくＤＣ／ＤＣコンバータの出力を制御する点で上述した実施形態と異なる。送電器１０’のＤＣ／ＤＣコンバータ１１’は、電源電圧を変換して所定の出力電圧Ｖｏを出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１’は、復調回路１５から供給される信号に基づいて出力電圧Ｖｏを制御する。本実施形態における発振周波数に対する送電電力は、図４に示したものと同じである。
【００２０】
次に、本発明のワイヤレス電力伝送装置の他の一例における発振周波数に対するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧を図７に示す。横軸はスイッチング回路１２の発振周波数を示す。縦軸はＤＣ／ＤＣコンバータ１１’の出力電圧Ｖｏを示す。発振周波数が１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚ未満の範囲および１４０ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲において、出力電圧Ｖｏは５Ｖで一定である。図４における送電電力が図示のＡの範囲においては、発振周波数を１３０ｋＨｚに固定して出力電圧Ｖｏを５Ｖより下降させるように制御することで送電電力を調整する。本実施形態においては、発振周波数が１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲におけるスイッチング回路１２のデューティ比を一定にすることができる。
【００２１】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１１’を制御することで、発振周波数が１３０ｋＨｚから１４０ｋＨｚとなる帯域を使用せずとも、送電電力を連続的に制御することが可能となる。発振周波数として、スマートキーシステムで用いる１３５ｋＨｚの周波数を利用しないため、スマートキーシステムとの干渉を防止することができる。なお、図４における送電電力が図示のＡの範囲において、発振周波数を１４０ｋＨｚに固定して出力電圧Ｖｏを５Ｖより上昇させるように制御することで送電電力を調整しても構わない。
【００２２】
各実施形態において、発振周波数として利用しない帯域は１３０ｋＨｚから１４０ｋＨｚの範囲でなくても構わない。発振周波数として利用しない帯域は、スマートキーシステム等の他のシステムの周波数に応じて、任意の範囲を設定することができる。また、発振周波数として利用しない帯域を複数設けても構わない。例えば、１３０ｋＨｚから１４０ｋＨｚの帯域と１７０ｋＨｚから１８０ｋＨｚの帯域を発振周波数として利用しない帯域とすることもできる。このとき、負荷の必要電力応じて、発振周波数を１３０ｋＨｚ、１７０ｋＨｚに固定してデューティ比を制御し、送電電力を調整する範囲を設ければよい。これにより、他のシステムが複数ある場合にも、各システムとの干渉を防止することができる。
【００２３】
また、受電器の負荷で必要とされる電力を送電器側へ要求する方法については、どのような手段を用いてもよい。送受電器にそれぞれ通信コイルを設けて、各通信コイルで通信してもよい。送受電器間で通信を行うことができるのであれば、どのような形態であってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０、１０’  送電器
１１、１１’  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２  スイッチング回路
１３  コンデンサ
１４  送電コイル
１５  復調回路
１６  スイッチング制御回路
【図１】
2013176196.tif 000003
【図２】
2013176196.tif 000004
【図３】
2013176196.tif 000005
【図４】
2013176196.tif 000006
【図５】
2013176196.tif 000007
【図６】
2013176196.tif 000008
【図７】
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