JP2015177581A - Non-contact power feeding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触給電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power feeding device.
特許文献1の電磁誘導方式よる非接触給電装置は、1次コイルをアレイ状に複数個配置した載置面に電気機器を載置する。そして、1次コイルを励磁させて、電磁誘導にて電気機器の受電装置に設けられた2次コイルを励磁給電する。この時、2次コイルに発生した2次電力は、受電装置内おいて直流電源に変換され、その直流電源は電気機器の負荷の駆動電源として供給されるものであった。 In the non-contact power feeding device using the electromagnetic induction method of Patent Document 1, an electric device is mounted on a mounting surface in which a plurality of primary coils are arranged in an array. Then, the primary coil is excited, and the secondary coil provided in the power receiving device of the electric device is excited and fed by electromagnetic induction. At this time, the secondary power generated in the secondary coil is converted into a DC power source in the power receiving apparatus, and the DC power source is supplied as a driving power source for the load of the electric equipment.
また、特許文献2では、アレイ状に配置した複数の1次コイルにおいて、電気機器が置かれた箇所の1次コイルを選択して励磁駆動させる非接触給電装置が提案されている。 Patent Document 2 proposes a non-contact power feeding device that selects and excites and drives a primary coil at a location where an electrical device is placed among a plurality of primary coils arranged in an array.
ところで、特許文献1の非接触給電装置では、アレイ状に配置した複数個の1次コイル毎に、該1次コイルを励磁駆動させるための駆動回路(発振回路)を備えている。そのため、1つの1次コイルに対して1つの駆動回路を設けていることから、回路規模が大きくなり、装置全体が大きくなる。特に、1次コイルの数が多くなるに伴って装置がさらに大型化し、コストアップにつながるという問題が生じる。 By the way, in the non-contact electric power feeder of patent document 1, the drive circuit (oscillation circuit) for carrying out the excitation drive of this primary coil is provided for every some primary coil arrange | positioned at array form. For this reason, since one drive circuit is provided for one primary coil, the circuit scale increases and the entire apparatus increases. In particular, as the number of primary coils increases, the size of the device further increases, resulting in a problem of increased costs.
そこで、特許文献2のように、1つの発振回路(ハーフブリッジドライバ)に複数の1次コイルを共用させることによって回路規模を小さくし、装置全体を小型化できる。
しかしながら、特許文献2では、1つの発振回路から出力される給電周波数は1種類であることから、同時に、異なる箇所に共振系の異なる電気機器が置かれた場合、効率の高い給電ができない。
Therefore, as in Patent Document 2, by sharing a plurality of primary coils in one oscillation circuit (half-bridge driver), the circuit scale can be reduced and the entire apparatus can be downsized.
However, in Patent Document 2, since there is one type of power supply frequency output from one oscillation circuit, high-efficiency power supply cannot be performed when electrical devices having different resonance systems are placed at different locations at the same time.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、装置を小型化でき、しかも、複数の受電装置の共振系が異なっても同時に効率のよい給電を行うことができる非接触給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the size of the apparatus and to efficiently supply power simultaneously even if the resonance systems of a plurality of power receiving apparatuses are different. The object is to provide a non-contact power feeding device.
上記課題を解決するための非接触給電装置は、高周波電流が通電されて交番磁界を発生する1次コイルを1次元方向又は2次元方向に複数並設し、前記各1次コイルの少なくとも1つに受電装置が対向配置されたとき、前記1次コイルが単独で又は他の1次コイルと協働して前記交番磁界を発生して電磁誘導にて前記受電装置の2次コイルに2次電力を発生させるようにした非接触給電装置であって、周波数の異なる前記高周波電流をそれぞれ生成する前記1次コイルの数より少ない複数の給電用高周波発振手段と、前記複数の1次コイル毎に、前記複数の給電用高周波発振手段のいずれかを選択しその選択した周波数の高周波電流を通電させる選択手段と、前記各1次コイルの少なくとも1つに対向配置された前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定する配置態様特定手段と、前記配置態様特定手段が特定した前記受電装置の2次コイルの配置態様に基づいて、前記複数の給電用高周波発振手段の高周波電流のいずれか1つを前記1次コイル毎に供給すべく前記選択手段を選択制御させる制御手段とを有したことを特徴とする。 In the non-contact power supply apparatus for solving the above-described problem, a plurality of primary coils that generate an alternating magnetic field when energized with a high-frequency current are arranged in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction, and at least one of the primary coils is provided. When the power receiving device is arranged oppositely, the primary coil alone or in cooperation with the other primary coil generates the alternating magnetic field, and secondary power is generated in the secondary coil of the power receiving device by electromagnetic induction. A plurality of high-frequency oscillation means for feeding less than the number of primary coils that respectively generate the high-frequency currents having different frequencies, and for each of the plurality of primary coils, Selecting means for selecting one of the plurality of high-frequency oscillation means for feeding and supplying a high-frequency current of the selected frequency; and a secondary coil of the power receiving device disposed to face at least one of the primary coils One of the high-frequency currents of the plurality of high-frequency oscillation means for feeding is determined based on an arrangement mode specifying unit for specifying the arrangement mode and an arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device specified by the arrangement mode specifying unit. And control means for selectively controlling the selection means to supply each primary coil.
また、上記構成において、前記選択手段は、前記1次コイル毎に選択スイッチ回路を有し、前記選択スイッチ回路は、前記複数の給電用高周波発振手段のいずれか1つを選択し、その選択した給電用高周波発振手段の給電用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することが好ましい。 Further, in the above configuration, the selection unit includes a selection switch circuit for each primary coil, and the selection switch circuit selects any one of the plurality of power supply high-frequency oscillation units and selects the selected one It is preferable to pass a high-frequency current at a power supply frequency of the power supply high-frequency oscillation means to the primary coil.
また、上記構成において、前記配置態様特定手段は、前記1次コイル毎に受電装置の配置有無を検知する存在検知手段を設け、前記各存在検知手段の検知結果に基づいて、前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定することが好ましい。 Further, in the above configuration, the arrangement mode specifying unit includes a presence detection unit that detects the presence or absence of a power receiving device for each primary coil, and based on the detection result of each of the presence detecting units, It is preferable to specify the arrangement mode of the next coil.
また、上記構成において、前記存在検知手段は、存在検知用周波数の高周波電流を生成する存在検知用発振手段を有し、存在検知用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することによって、1次コイルに流れる電流に基づいて前記受電装置の有無を検知することが好ましい。 Further, in the above configuration, the presence detection means includes presence detection oscillation means for generating a high frequency current having a presence detection frequency, and the primary coil is energized by passing the high frequency current having the presence detection frequency to the primary coil. It is preferable to detect the presence or absence of the power receiving device based on a current flowing through the coil.
上記課題を解決するための非接触給電装置は、高周波電流が通電されて交番磁界を発生する1次コイルを1次元方向又は2次元方向に複数並設し、前記各1次コイルの少なくとも1つに受電装置が対向配置されたとき、前記1次コイルが単独で又は他の1次コイルと協働して前記交番磁界を発生して電磁誘導にて前記受電装置の2次コイルに2次電力を発生させるようにした非接触給電装置であって、前記複数の1次コイル毎に設けられ、前記1次コイルとともに給電装置側の1次回路を構成する可変共振回路と、前記各1次コイルの少なくとも1つに対向配置された前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定する配置態様特定手段と、前記配置態様特定手段が特定した前記受電装置の2次コイルの配置態様に基づいて、前記可変共振回路の共振パラメータを変更させる制御手段とを有したことを特徴とする。 In the non-contact power supply apparatus for solving the above-described problem, a plurality of primary coils that generate an alternating magnetic field when energized with a high-frequency current are arranged in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction, and at least one of the primary coils When the power receiving device is arranged oppositely, the primary coil alone or in cooperation with the other primary coil generates the alternating magnetic field, and secondary power is generated in the secondary coil of the power receiving device by electromagnetic induction. And a variable resonance circuit that is provided for each of the plurality of primary coils and forms a primary circuit on the power feeding device side together with the primary coils, and each primary coil. Based on the arrangement mode specifying means for specifying the arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device arranged opposite to at least one of the above, and the arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device specified by the arrangement mode specifying means, The variable resonance circuit Characterized in that a control means for changing the resonance parameters.
また、上記構成において、前記可変共振回路は、容量の異なるコンデンサがそれぞれ開閉スイッチと直列に接続され、その各直列回路が並列に接続されたものであって、前記各開閉スイッチが前記制御手段にて開閉制御されて前記共振パラメータの容量が変更されることが好ましい。 Further, in the above configuration, the variable resonance circuit includes capacitors having different capacities connected in series with the open / close switches, and the series circuits connected in parallel, wherein the open / close switches are connected to the control means. It is preferable that the capacity of the resonance parameter is changed by opening / closing control.
また、上記構成において、前記配置態様特定手段は、前記1次コイル毎に受電装置の配置有無を検知する存在検知手段を設け、前記各存在検知手段の検知結果に基づいて、前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定することが好ましい。 Further, in the above configuration, the arrangement mode specifying unit includes a presence detection unit that detects the presence or absence of a power receiving device for each primary coil, and based on the detection result of each of the presence detecting units, It is preferable to specify the arrangement mode of the next coil.
また、上記構成において、前記存在検知手段は、存在検知用周波数の高周波電流を生成する存在検知用発振手段を有し、存在検知用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することによって、1次コイルに流れる電流に基づいて前記受電装置の有無を検知することが好ましい。 Further, in the above configuration, the presence detection means includes presence detection oscillation means for generating a high frequency current having a presence detection frequency, and the primary coil is energized by passing the high frequency current having the presence detection frequency to the primary coil. It is preferable to detect the presence or absence of the power receiving device based on a current flowing through the coil.
本発明によれば、装置を小型化でき、しかも、複数の受電装置の共振系が異なっても同時に効率のよい給電を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the device and to efficiently supply power even when the resonance systems of the plurality of power receiving devices are different.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した非接触給電装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
図1は、非接触給電装置(以下、給電装置という)1とその給電装置1から非接触給電受ける電気機器(以下、機器という)Eの全体斜視図を示す。
(First embodiment)
A first embodiment of a non-contact power feeding device embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall perspective view of a non-contact power feeding device (hereinafter referred to as a power feeding device) 1 and an electric device (hereinafter referred to as a device) E that receives non-contact power feeding from the power feeding device 1.
給電装置1は、四角形の板状の筐体2を有し、その上面が平面であって複数の機器Eが同時に載置することができる載置面3を形成している。載置面3は、複数の四角形状の給電エリアARが区画形成され、本実施形態では、左右方向(横方向)に4個、前後方向(縦方向)方向に6個並ぶように24個の給電エリアARが区画形成されている。 The power supply apparatus 1 includes a rectangular plate-shaped housing 2, and has a mounting surface 3 on which the upper surface is flat and on which a plurality of devices E can be mounted simultaneously. The mounting surface 3 is divided into a plurality of rectangular power supply areas AR. In the present embodiment, 24 are arranged in a row in the left-right direction (horizontal direction) and 6 in the front-rear direction (vertical direction). A power feeding area AR is defined.
図2に示すように、筐体2内であって、区画形成された各給電エリアARに対応する位置に、給電エリアARの外形形状にあわせて四角形状に巻回された1次コイルL1が配置されている。各1次コイルL1は、給電用周波数の高周波電流が通電され励磁駆動して、交番磁界を放射する。 As shown in FIG. 2, a primary coil L <b> 1 wound in a rectangular shape in accordance with the outer shape of the power supply area AR is provided in the housing 2 at a position corresponding to each partitioned power supply area AR. Has been placed. Each primary coil L1 is energized and driven by a high-frequency current having a power feeding frequency to emit an alternating magnetic field.
各1次コイルL1は、単独でまたは他の1次コイルL1と協働して励磁駆動して、載置面3に載置された機器Eに内設された四角形状に券回された2次コイルL2に対して非接触給電をするようになっている。つまり、筐体2の載置面3に機器Eが載置されると、機器Eに内設された2次コイルL2は、1次コイルL1が放射する交番磁界によって電磁誘導に基づく誘導起電力(2次電力)を発生する。 Each primary coil L1 is driven by excitation alone or in cooperation with another primary coil L1, and is wound into a square shape provided in a device E placed on the placement surface 3 2 Non-contact power feeding is performed to the next coil L2. That is, when the device E is placed on the placement surface 3 of the housing 2, the secondary coil L2 provided in the device E is induced by an electromagnetic field induced by the alternating magnetic field radiated from the primary coil L1. (Secondary power) is generated.
ここで、各1次コイルL1は、4種類の第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流が選択されて供給されるようになっていて、それに対応した第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の交番磁界を放射するようになっている。 Here, each primary coil L1 is selected and supplied with four types of first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4, and the first to fourth power feedings corresponding thereto. An alternating magnetic field having a frequency of fp1 to fp4 is radiated.
ちなみに、第1給電用周波数fp1は、図3(a)に示すように、2次コイルL2が1つの1次コイルL1に対して正対している場合に、その1つの1次コイルL1を励磁する高周波電流の給電用周波数である。 Incidentally, as shown in FIG. 3A, the first power supply frequency fp1 excites one primary coil L1 when the secondary coil L2 is directly opposed to one primary coil L1. This is the frequency for feeding the high-frequency current.
第2給電用周波数fp2は、図3(b)に示すように、2次コイルL2が2つの1次コイルL1を跨いでいる場合に、その2つの1次コイルL1を励磁する高周波電流の給電用周波数をいう。 As shown in FIG. 3B, the second power supply frequency fp2 is a high-frequency current supply that excites the two primary coils L1 when the secondary coil L2 straddles the two primary coils L1. This is the frequency used.
第3給電用周波数fp3は、図3(c)に示すように、2次コイルL2が3つの1次コイルL1を跨いでいる場合に、その3つの1次コイルL1を励磁する高周波電流の給電周波数をいう。 As shown in FIG. 3C, the third power supply frequency fp3 is a high-frequency current supply that excites the three primary coils L1 when the secondary coil L2 straddles the three primary coils L1. Refers to the frequency.
第4給電用周波数fp4は、図3(d)に示すように、2次コイルL2が4つの1次コイルL1を跨いでいる場合にその4つの1次コイルL1を励磁する高周波電流の給電周波数をいう。 As shown in FIG. 3D, the fourth feeding frequency fp4 is a feeding frequency of a high-frequency current that excites the four primary coils L1 when the secondary coil L2 straddles the four primary coils L1. Say.
詳述すると、機器E(2次コイルL2)は、1次コイルL1から給電される2次電力を低損失で受電するためには、機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振周波数の高周波電流で1次コイルL1を励磁駆動する必要がある。 More specifically, in order to receive the secondary power fed from the primary coil L1 with low loss, the device E (secondary coil L2) has a high resonance frequency determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side. It is necessary to drive the primary coil L1 with current.
しかしながら、載置面3に載置される機器E(2次コイルL2)は、その時々で1次コイルL1に対する配置の態様が異なる。配置態様が異なると、それぞれ漏れ磁束が異なり結合係数が変動して、機器E側のインダクタ成分が変化する。その結果、機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振周波数は、配置態様によって異なることになる。つまり、1次コイルL1に対する2次コイルL2の配置態様によっては、2次コイルL2は、1次コイルL1から給電される2次電力を効率よく受電することは望めない。 However, the arrangement of the device E (secondary coil L2) placed on the placement surface 3 with respect to the primary coil L1 varies from time to time. If the arrangement is different, the leakage flux is different and the coupling coefficient is varied, so that the inductor component on the device E side changes. As a result, the resonance frequency determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side varies depending on the arrangement mode. That is, depending on the arrangement of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1, the secondary coil L2 cannot efficiently receive the secondary power supplied from the primary coil L1.
そこで、本実施形態では、図3(a)〜(d)に示すように、載置面3に機器Eが載置されるとき、1次コイルL1に対する2次コイルL2の配置態様を4通りの態様と想定した。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3A to 3D, when the device E is placed on the placement surface 3, there are four arrangement modes of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. It was assumed that
そして、図3(a)に示すように、2次コイルL2が1つの1次コイルL1に対して正対している条件での機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振特性(共振周波数)を求め、これを第1給電用周波数fp1とした。 Then, as shown in FIG. 3A, resonance characteristics (resonance frequency) determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side under the condition that the secondary coil L2 is directly facing the one primary coil L1. This was determined as the first power supply frequency fp1.
また、図3(b)に示すように、2次コイルL2が2つの1次コイルL1を跨いでいる条件での機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振特性(共振周波数)を求め、これを第2給電用周波数fp2とした。 Further, as shown in FIG. 3B, the resonance characteristic (resonance frequency) determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side under the condition that the secondary coil L2 straddles the two primary coils L1 is obtained. This was defined as the second power feeding frequency fp2.
さらに、図3(c)に示すように、2次コイルL2が3つの1次コイルL1を跨いでいる条件での機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振特性(共振周波数)を求め、これを第3給電用周波数fp3とした。 Further, as shown in FIG. 3C, the resonance characteristic (resonance frequency) determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side under the condition where the secondary coil L2 straddles the three primary coils L1 is obtained. This was defined as the third power feeding frequency fp3.
さらにまた、図3(d)に示すように、2次コイルL2が4つの1次コイルL1を跨いでいる条件での機器E側のインダクタ成分とキャパシタ成分で決まる共振特性(共振周波数)を求め、これを第4給電用周波数fp4とした。 Furthermore, as shown in FIG. 3D, the resonance characteristic (resonance frequency) determined by the inductor component and the capacitor component on the device E side under the condition where the secondary coil L2 straddles the four primary coils L1 is obtained. This is the fourth power feeding frequency fp4.
従って、2次コイルL2の1次コイルL1に対する各位置態様によって、1次コイルL1に供給する高周波電流の周波数を第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかに変更する。これによって、それぞれの配置態様において、2次コイルL2は、1次コイルL1から効率のよい給電を受けることができる。 Therefore, the frequency of the high-frequency current supplied to the primary coil L1 is changed to one of the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4 depending on each position mode of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. Thereby, in each arrangement | positioning aspect, the secondary coil L2 can receive efficient electric power feeding from the primary coil L1.
なお、図3(a)〜(d)に示す配置条件における各共振特性(共振周波数)は、試験、実験又は計算等で求めることができる。
また、各1次コイルL1には、4種類の第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流の他に存在検知用周波数fsの高周波電流が選択されて供給されるようになっている。存在検知用周波数fsの高周波電流は、給電エリアAR(1次コイルL1)に機器Eが載置されたかどうかを検知するために1次コイルL1に通電される。
In addition, each resonance characteristic (resonance frequency) in the arrangement | positioning conditions shown to Fig.3 (a)-(d) can be calculated | required by a test, experiment, calculation, etc.
In addition to the four types of first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4, each primary coil L1 is selected and supplied with a high frequency current having a presence detection frequency fs. . The high frequency current of the presence detection frequency fs is supplied to the primary coil L1 in order to detect whether the device E is placed in the power supply area AR (primary coil L1).
存在検知用周波数fsは、給電エリアAR(1次コイルL1)に何も載置されていない状態での給電装置1側の1次コイルL1と1次側共振コンデンサC1(図4参照)で決まる1次回路の共振特性(共振周波数)から求めた周波数である。 The presence detection frequency fs is determined by the primary coil L1 on the power feeding device 1 side and the primary side resonance capacitor C1 (see FIG. 4) when nothing is placed on the power feeding area AR (primary coil L1). The frequency is obtained from the resonance characteristic (resonance frequency) of the primary circuit.
つまり、この存在検知用周波数fsの高周波電流にて1次コイルL1を励磁駆動している状態で、給電エリアARに機器Eが存在しない場合と存在する場合とで、1次コイルL1の電圧が異なる。そして、機器Eが存在するときの1次コイルL1の電圧は、機器Eが存在しない場合に比べて低下する。その結果、この1次コイルL1の電圧のレベルを知ることによって機器Eの有無を判断するこができる。 That is, in the state where the primary coil L1 is excited and driven with the high frequency current of the presence detection frequency fs, the voltage of the primary coil L1 is different depending on whether the device E is present in the power supply area AR or not. Different. And the voltage of the primary coil L1 when the apparatus E exists compared with the case where the apparatus E does not exist. As a result, the presence or absence of the device E can be determined by knowing the voltage level of the primary coil L1.
なお、存在検知用周波数fsは、試験、実験又は計算等で予め求めた周波数である。ちなみに、この存在検知用周波数fsは、第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4との間隔は大きくなるように予め設定されている。これは、存在検知用周波数fsで1次コイルL1を励磁駆動して該1次コイルL1に対する存在検知をしているとき、隣接する1次コイルL1が第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかで励磁駆動されている場合にその影響を受けないためである。 The presence detection frequency fs is a frequency obtained in advance by a test, experiment, calculation, or the like. Incidentally, the presence detection frequency fs is set in advance so that the distance from the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4 is increased. This is because, when the primary coil L1 is excited and driven with the presence detection frequency fs to detect the presence of the primary coil L1, the adjacent primary coil L1 has the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4. This is because it is not affected by excitation driving with either of the above.
次に、給電装置1と機器Eの電気的構成を図4に従って説明する。
(機器E)
まず、機器Eについて説明する。図4において、機器Eは、給電装置1から2次電力を受電する受電装置としての受電回路10と負荷Zを有している。
Next, the electrical configuration of the power feeding device 1 and the device E will be described with reference to FIG.
(Equipment E)
First, the device E will be described. In FIG. 4, the device E includes a power receiving circuit 10 as a power receiving device that receives secondary power from the power feeding device 1 and a load Z.
図5に示すように、受電回路10は、整流回路11と通信回路12を有している。
整流回路11は、2次コイルL2と2次側共振コンデンサC2の直列回路よりなる機器E側の2次回路に接続されている。2次コイルL2は、1次コイルL1が放射する第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかの交番磁界に基づいて2次電力を発生し、その2次電力を整流回路11に出力する。
As illustrated in FIG. 5, the power receiving circuit 10 includes a rectifier circuit 11 and a communication circuit 12.
The rectifier circuit 11 is connected to a secondary circuit on the device E side that is a series circuit of a secondary coil L2 and a secondary side resonance capacitor C2. The secondary coil L2 generates secondary power based on the alternating magnetic field of any of the first to fourth feed frequencies fp1 to fp4 radiated from the primary coil L1, and outputs the secondary power to the rectifier circuit 11. To do.
整流回路11は、1次コイルL1の励磁による電磁誘導にて2次コイルL2に発生した2次電力を直流電圧に変換する。そして、整流回路11は、変換した直流電圧を機器Eの負荷Zに供給する。 The rectifier circuit 11 converts the secondary power generated in the secondary coil L2 by electromagnetic induction by excitation of the primary coil L1 into a DC voltage. The rectifier circuit 11 supplies the converted DC voltage to the load Z of the device E.
ここで、負荷Zは、2次コイルL2にて発生する2次電力で駆動する機器であればよい。例えば、整流回路11が変換した直流電源を使って該負荷Zを載置面3上で駆動する機器であったり、2次電力をそのまま交流電源として使って該負荷Zを載置面3上で駆動する機器であったりしてもよい。また、整流回路11が変換した直流電源を使って内蔵する充電池(2次電池)を充電する機器であってもよい。 Here, the load Z may be any device that is driven by the secondary power generated by the secondary coil L2. For example, it is a device that drives the load Z on the placement surface 3 using a DC power source converted by the rectifier circuit 11, or the load Z is placed on the placement surface 3 using secondary power as it is as an AC power source. It may be a driving device. Moreover, the apparatus which charges the built-in rechargeable battery (secondary battery) using the DC power source converted by the rectifier circuit 11 may be used.
また、整流回路11が変換した直流電圧は、通信回路12の駆動源としても利用されている。通信回路12は、機器認証信号ID及び給電要求信号RQを生成し、2次コイルL2を介して給電装置1に送信する回路である。機器認証信号IDは、給電装置1に対して該給電装置1にて給電を受けられる機器Eである旨の認証信号である。給電要求信号RQは、給電装置1に対して給電を要求する要求信号である。 The DC voltage converted by the rectifier circuit 11 is also used as a drive source for the communication circuit 12. The communication circuit 12 is a circuit that generates a device authentication signal ID and a power supply request signal RQ and transmits the device authentication signal ID and the power supply request signal RQ to the power supply apparatus 1 through the secondary coil L2. The device authentication signal ID is an authentication signal indicating that the device E can receive power from the power supply device 1 with respect to the power supply device 1. The power supply request signal RQ is a request signal for requesting the power supply apparatus 1 to supply power.
機器認証信号ID及び給電要求信号RQは、複数ビットからなる2値化(ハイレベル・ロウレベル)された信号であって、その2値化された信号を、2次側共振コンデンサC2と整流回路11とを接続する受電線に出力する。受電線に2値化された信号が出力されると、第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかにて駆動励磁されている1次コイルL1の励磁による電磁誘導にて2次コイルL2に流れる2次電流の振幅が2値化された信号に対応して変化する。 The device authentication signal ID and the power supply request signal RQ are binarized (high level / low level) signals composed of a plurality of bits, and the binarized signals are converted into the secondary resonance capacitor C2 and the rectifier circuit 11. Is output to the receiving wire that connects to. When a binarized signal is output to the receiving wire, the secondary coil is subjected to electromagnetic induction by excitation of the primary coil L1 that is driven and excited at any of the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4. The amplitude of the secondary current flowing through L2 changes corresponding to the binarized signal.
この第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかの2次電流の振幅変化よって、2次コイルL2が放射する磁束が変化し、その変化した磁束は1次コイルL1に電磁誘導として伝搬し、1次コイルL1に流れる1次電流の振幅を変化させる。 The magnetic flux radiated from the secondary coil L2 is changed by the change in the amplitude of the secondary current of any one of the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4, and the changed magnetic flux propagates as electromagnetic induction to the primary coil L1. Then, the amplitude of the primary current flowing through the primary coil L1 is changed.
つまり、2値化された信号(機器認証信号ID及び給電要求信号RQ)によって、2次コイルL2の両端子間を流れる2次電流は、振幅変調される。そして、その振幅変調された2次電流の磁束は、1次コイルL1に送信信号として伝搬される。 That is, the secondary current flowing between both terminals of the secondary coil L2 is amplitude-modulated by the binarized signal (device authentication signal ID and power supply request signal RQ). The amplitude-modulated secondary current magnetic flux is propagated as a transmission signal to the primary coil L1.
ちなみに、1次コイルL1が存在検知用周波数fsで励磁駆動しているとき、受電回路10は、その存在検知用周波数fsが機器E側で決まる共振周波数と大きく隔たっている。そのため、1次コイルL1から給電される電力に対して、受電回路10は十分な受電が行われず動作しない。 Incidentally, when the primary coil L1 is excited and driven at the presence detection frequency fs, the power receiving circuit 10 is largely separated from the resonance frequency determined on the device E side. For this reason, the power receiving circuit 10 does not receive sufficient power with respect to the power supplied from the primary coil L1, and does not operate.
(給電装置1)
図4に示すように、複数の1次コイルL1を備えた給電装置1は、第1〜第4給電用発振回路部21〜24、存在検知用発振回路部25、選択回路部26、システム制御部27を備えている。また、各1次コイルL1には、同1次コイルL1と1次回路を構成する1次側共振コンデンサC1がそれぞれ設けられているとともに、電流検出回路31、出力検出回路32及び信号抽出回路33がそれぞれ設けられている。
(Power supply device 1)
As shown in FIG. 4, the power feeding device 1 including a plurality of primary coils L1 includes first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 24, a presence detection oscillation circuit unit 25, a selection circuit unit 26, and system control. A portion 27 is provided. Each primary coil L1 is provided with a primary side resonance capacitor C1 that constitutes a primary circuit with the primary coil L1, and a current detection circuit 31, an output detection circuit 32, and a signal extraction circuit 33. Are provided.
(第1〜第4給電用発振回路部21〜24)
(第1給電用発振回路部21)
第1給電用発振回路部21は、第1給電用周波数fp1の高周波電流を生成する回路である。第1給電用発振回路部21は、第1ドライブ回路21aと第1インバータ回路21bとを備えている。
(First to Fourth Power Supply Oscillator Circuits 21 to 24)
(First feeding oscillation circuit unit 21)
The first power supply oscillation circuit unit 21 is a circuit that generates a high-frequency current having a first power supply frequency fp1. The first power supply oscillation circuit unit 21 includes a first drive circuit 21a and a first inverter circuit 21b.
第1ドライブ回路21aは、システム制御部27からの第1制御信号CT1を入力する。第1ドライブ回路21aは、第1制御信号CT1に基づいて1次コイルL1に流す高周波電流の第1給電用周波数fp1を設定する駆動信号を生成し、第1インバータ回路21bに出力する。なお、システム制御部27からの第1制御信号CT1が消失しているときには、第1ドライブ回路21aは第1インバータ回路21bに対して駆動信号を出力しない。 The first drive circuit 21a receives the first control signal CT1 from the system control unit 27. The first drive circuit 21a generates a drive signal that sets the first power feeding frequency fp1 of the high-frequency current that flows through the primary coil L1 based on the first control signal CT1, and outputs the drive signal to the first inverter circuit 21b. Note that when the first control signal CT1 from the system control unit 27 disappears, the first drive circuit 21a does not output a drive signal to the first inverter circuit 21b.
第1インバータ回路21bは、第1ドライブ回路21aからの駆動信号に応答して第1給電用周波数fp1の高周波電流を生成して第1出力端子P1を介して、選択回路部26に出力する。 The first inverter circuit 21b generates a high-frequency current having the first power feeding frequency fp1 in response to the drive signal from the first drive circuit 21a, and outputs the high-frequency current to the selection circuit unit 26 via the first output terminal P1.
(第2給電用発振回路22)
第2給電用発振回路部22は、第2給電用周波数fp2の高周波電流を生成する回路である。第2給電用発振回路部22は、第2ドライブ回路22aと第2インバータ回路22bとを備えている。
(Second power feeding oscillation circuit 22)
The second power supply oscillation circuit unit 22 is a circuit that generates a high-frequency current having the second power supply frequency fp2. The second power feeding oscillation circuit unit 22 includes a second drive circuit 22a and a second inverter circuit 22b.
第2ドライブ回路22aは、システム制御部27からの第2制御信号CT2を入力する。第2ドライブ回路22aは、第2制御信号CT2に基づいて1次コイルL1に流す高周波電流の第2給電用周波数fp2を設定する駆動信号を生成し、第2インバータ回路22bに出力する。なお、システム制御部27からの第2制御信号CT2が消失しているときには、第2ドライブ回路22aは第2インバータ回路22bに対して駆動信号を出力しない。 The second drive circuit 22a receives the second control signal CT2 from the system control unit 27. The second drive circuit 22a generates a drive signal that sets the second power feeding frequency fp2 of the high-frequency current that flows through the primary coil L1 based on the second control signal CT2, and outputs the drive signal to the second inverter circuit 22b. When the second control signal CT2 from the system control unit 27 is lost, the second drive circuit 22a does not output a drive signal to the second inverter circuit 22b.
第2インバータ回路22bは、第2ドライブ回路22aからの駆動信号に基づいて第2給電用周波数fp2の高周波電流を生成して第2出力端子P2を介して、選択回路部26に出力する。 The second inverter circuit 22b generates a high-frequency current having the second power feeding frequency fp2 based on the drive signal from the second drive circuit 22a, and outputs the high-frequency current to the selection circuit unit 26 via the second output terminal P2.
(第3給電用発振回路23)
第3給電用発振回路部23は、第3給電用周波数fp3の高周波電流を生成する回路である。第3給電用発振回路部23は、第3ドライブ回路23aと第3インバータ回路23bとを備えている。
(Third feeding oscillation circuit 23)
The third power supply oscillation circuit unit 23 is a circuit that generates a high-frequency current having a third power supply frequency fp3. The third power feeding oscillation circuit unit 23 includes a third drive circuit 23a and a third inverter circuit 23b.
第3ドライブ回路23aは、システム制御部27からの第3制御信号CT3を入力する。第3ドライブ回路23aは、第3制御信号CT3に基づいて1次コイルL1に流す高周波電流の第3給電用周波数fp3を設定する駆動信号を生成し、第3インバータ回路23bに出力する。なお、システム制御部27からの第3制御信号CT3が消失しているときには、第3ドライブ回路23aは第3インバータ回路23bに対して駆動信号を出力しない。 The third drive circuit 23a receives the third control signal CT3 from the system control unit 27. The third drive circuit 23a generates a drive signal that sets the third power feeding frequency fp3 of the high-frequency current that flows through the primary coil L1 based on the third control signal CT3, and outputs the drive signal to the third inverter circuit 23b. Note that when the third control signal CT3 from the system control unit 27 disappears, the third drive circuit 23a does not output a drive signal to the third inverter circuit 23b.
第3インバータ回路23bは、第3ドライブ回路23aからの駆動信号に基づいて第3給電用周波数fp3の高周波電流を生成して第3出力端子P3を介して、選択回路部26に出力する。 The third inverter circuit 23b generates a high-frequency current having the third power feeding frequency fp3 based on the drive signal from the third drive circuit 23a, and outputs the high-frequency current to the selection circuit unit 26 via the third output terminal P3.
(第4給電用発振回路24)
第4給電用発振回路部24は、第4給電用周波数fp4の高周波電流を生成する回路である。第4給電用発振回路部24は、第4ドライブ回路24aと第4インバータ回路24bとを備えている。
(Fourth feed oscillation circuit 24)
The fourth power supply oscillation circuit unit 24 is a circuit that generates a high-frequency current having a fourth power supply frequency fp4. The fourth power supply oscillation circuit unit 24 includes a fourth drive circuit 24a and a fourth inverter circuit 24b.
第4ドライブ回路24aは、システム制御部27からの第4制御信号CT4を入力する。第4ドライブ回路24aは、第4制御信号CT4に基づいて1次コイルL1に流す高周波電流の第4給電用周波数fp4を設定する駆動信号を生成し、第4インバータ回路24bに出力する。なお、システム制御部27からの第4制御信号CT4が消失しているときには、第4ドライブ回路24aは第4インバータ回路24bに対して駆動信号を出力しない。 The fourth drive circuit 24a receives the fourth control signal CT4 from the system control unit 27. The fourth drive circuit 24a generates a drive signal that sets the fourth power feeding frequency fp4 of the high-frequency current that flows through the primary coil L1 based on the fourth control signal CT4, and outputs the drive signal to the fourth inverter circuit 24b. Note that when the fourth control signal CT4 from the system control unit 27 disappears, the fourth drive circuit 24a does not output a drive signal to the fourth inverter circuit 24b.
第4インバータ回路24bは、第4ドライブ回路24aからの駆動信号に基づいて第4給電用周波数fp4の高周波電流を生成して第4出力端子P4を介して、選択回路部26に出力する。 The fourth inverter circuit 24b generates a high-frequency current having the fourth power feeding frequency fp4 based on the drive signal from the fourth drive circuit 24a, and outputs the high-frequency current to the selection circuit unit 26 via the fourth output terminal P4.
(存在検知用発振回路部25)
図4に示すように、存在検知用発振回路部25は、存在検知用周波数fsの高周波電流を生成する回路である。存在検知用発振回路部25は、第5ドライブ回路25aと第5インバータ回路25bとを備えている。
(Presence detection oscillation circuit unit 25)
As shown in FIG. 4, the presence detection oscillation circuit unit 25 is a circuit that generates a high-frequency current having a presence detection frequency fs. The presence detection oscillation circuit unit 25 includes a fifth drive circuit 25a and a fifth inverter circuit 25b.
第5ドライブ回路25aは、システム制御部27からの第5制御信号CT5を入力する。第5ドライブ回路25aは、第5制御信号CT5に基づいて1次コイルL1に流す高周波電流の存在検知用周波数fsを設定する駆動信号を生成し、第5インバータ回路25bに出力する。なお、システム制御部27からの第5制御信号CT5が消失しているときには、第5ドライブ回路25aは第5インバータ回路25bに対して駆動信号を出力しない。 The fifth drive circuit 25a receives the fifth control signal CT5 from the system control unit 27. The fifth drive circuit 25a generates a drive signal for setting the presence detection frequency fs of the high-frequency current flowing through the primary coil L1 based on the fifth control signal CT5, and outputs the drive signal to the fifth inverter circuit 25b. When the fifth control signal CT5 from the system control unit 27 is lost, the fifth drive circuit 25a does not output a drive signal to the fifth inverter circuit 25b.
第5インバータ回路25bは、第5ドライブ回路25aからの駆動信号に基づいて存在検知用周波数fsの高周波電流を生成して第5出力端子P5を介して、選択回路部26に出力する。 The fifth inverter circuit 25b generates a high-frequency current having the presence detection frequency fs based on the drive signal from the fifth drive circuit 25a, and outputs the high-frequency current to the selection circuit unit 26 via the fifth output terminal P5.
(選択回路部26)
図6に示すように、選択回路部26は、各1次コイルL1に対応して24個の選択スイッチ回路26aを有している。選択回路部26は、5個の第1〜第5入力端子I1〜I5を有するとともに、選択スイッチ回路26aの数だけ出力端子Oを有している。そして、第1入力端子I1は第1インバータ回路21bの第1出力端子P1に接続され、第2入力端子I2は第2インバータ回路22bの第2出力端子P2に接続されている。また、第3入力端子I3は第3インバータ回路23bの第3出力端子P3に接続され、第4入力端子I4は第4インバータ回路24bの第4出力端子P4に接続されている。さらに、第5入力端子I5は第5インバータ回路25bの第5出力端子P5に接続されている。
(Selection circuit unit 26)
As shown in FIG. 6, the selection circuit section 26 has 24 selection switch circuits 26a corresponding to the primary coils L1. The selection circuit section 26 has five first to fifth input terminals I1 to I5, and has the same number of output terminals O as the selection switch circuit 26a. The first input terminal I1 is connected to the first output terminal P1 of the first inverter circuit 21b, and the second input terminal I2 is connected to the second output terminal P2 of the second inverter circuit 22b. The third input terminal I3 is connected to the third output terminal P3 of the third inverter circuit 23b, and the fourth input terminal I4 is connected to the fourth output terminal P4 of the fourth inverter circuit 24b. Further, the fifth input terminal I5 is connected to the fifth output terminal P5 of the fifth inverter circuit 25b.
各選択スイッチ回路26aに対応して設けられた出力端子Oは、それぞれ対応する1次コイルL1の一端に接続されている。なお、出力端子Oには、電流検出回路31、1次側共振コンデンサC1、1次コイルL1が接続されている。ここで、1次側共振コンデンサC1は、出力端子Oと電流検出回路31の間に接続したり、1次コイルL1とグランドの間に接続したりして実施してもよい。 The output terminal O provided corresponding to each selection switch circuit 26a is connected to one end of the corresponding primary coil L1. The output terminal O is connected to the current detection circuit 31, the primary side resonance capacitor C1, and the primary coil L1. Here, the primary resonance capacitor C1 may be connected between the output terminal O and the current detection circuit 31 or connected between the primary coil L1 and the ground.
(選択スイッチ回路26a)
図7に示すように、各選択スイッチ回路26aは、5個の第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5とから構成されている。本実施形態では、第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5は、それぞれダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスで構成されている。
(Selection switch circuit 26a)
As shown in FIG. 7, each selection switch circuit 26a includes five first to fifth bidirectional switches Q1 to Q5. In the present embodiment, the first to fifth bidirectional switches Q1 to Q5 are each composed of a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate.
第1双方向スイッチQ1は、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第1インバータ回路21bとの間の導通を可能にする。反対に、第1双方向スイッチQ1は、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第1インバータ回路21bとの間の導通を遮断する。 The first bidirectional switch Q1 enables conduction between the primary coil L1 and the first inverter circuit 21b when an ON signal switching signal is input to the two gate terminals. On the other hand, the first bidirectional switch Q1 cuts off the electrical connection between the primary coil L1 and the first inverter circuit 21b when both OFF gate switching signals are input to the two gate terminals.
また、第2双方向スイッチQ2は、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第2インバータ回路22bとの間の導通を可能にする。反対に、第2双方向スイッチQ2は、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第2インバータ回路22bとの間の導通を遮断する。 Further, the second bidirectional switch Q2 enables conduction between the primary coil L1 and the second inverter circuit 22b when both ON signal switching signals are input to the two gate terminals. On the other hand, the second bidirectional switch Q2 cuts off the conduction between the primary coil L1 and the second inverter circuit 22b when both OFF gate switching signals are input to the two gate terminals.
さらに、第3双方向スイッチQ3は、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第3インバータ回路23bとの間の導通を可能にする。反対に、第3双方向スイッチQ3は、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第3インバータ回路23bとの間の導通を遮断する。 Further, the third bidirectional switch Q3 enables conduction between the primary coil L1 and the third inverter circuit 23b when the ON signal switching signal is input to the two gate terminals. On the other hand, the third bidirectional switch Q3 cuts off the electrical connection between the primary coil L1 and the third inverter circuit 23b when both of the gate signals are input to the two gate terminals.
また、第4双方向スイッチQ4は、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第4インバータ回路24bとの間の導通を可能にする。反対に、第4双方向スイッチQ4は、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第4インバータ回路24bとの間の導通を遮断する。 Further, the fourth bidirectional switch Q4 enables conduction between the primary coil L1 and the fourth inverter circuit 24b when the ON signal switching signal is input to the two gate terminals. On the other hand, the fourth bidirectional switch Q4 cuts off the conduction between the primary coil L1 and the fourth inverter circuit 24b when the OFF signal switching signal is input to the two gate terminals.
また、第5双方向スイッチQ5は、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第5インバータ回路25bとの間の導通を可能にする。反対に、第5双方向スイッチQ5は、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、1次コイルL1と第5インバータ回路25bとの間の導通を遮断する。 Further, the fifth bidirectional switch Q5 enables conduction between the primary coil L1 and the fifth inverter circuit 25b when an ON signal switching signal is input to the two gate terminals. On the other hand, the fifth bidirectional switch Q5 cuts off the conduction between the primary coil L1 and the fifth inverter circuit 25b when both OFF gate switching signals are input to the two gate terminals.
各選択スイッチ回路26aの第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5は、そのゲート端子がシステム制御部27に接続されている。そして、各選択スイッチ回路26aは、システム制御部27からの切換信号に基づいて、第1〜第5インバータ回路21b〜25bのいずれかと1次コイルL1とを導通させるか、導通を遮断する。 The gate terminals of the first to fifth bidirectional switches Q <b> 1 to Q <b> 5 of each selection switch circuit 26 a are connected to the system control unit 27. Then, each selection switch circuit 26a makes one of the first to fifth inverter circuits 21b to 25b and the primary coil L1 conductive with each other based on a switching signal from the system control unit 27, or cuts off the conduction.
つまり、システム制御部27は、各選択スイッチ回路26aを制御する。これによって、各1次コイルL1は、第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4及び存在検知用周波数fsの高周波電流のいずれか選択されて励磁駆動する。 That is, the system control unit 27 controls each selection switch circuit 26a. As a result, each primary coil L1 is selected and driven by exciting one of the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4 and the high frequency current of the presence detecting frequency fs.
(電流検出回路31)
図4に示すように、1次コイルL1毎に設けられた電流検出回路31は、1次コイルL1に流れるその時々の1次電流を検出し、電流検出信号を出力する。電流検出回路31は、その電流検出信号を出力検出回路32に出力する。
(Current detection circuit 31)
As shown in FIG. 4, the current detection circuit 31 provided for each primary coil L1 detects the primary current that flows through the primary coil L1, and outputs a current detection signal. The current detection circuit 31 outputs the current detection signal to the output detection circuit 32.
(出力検出回路32)
図4に示すように、1次コイルL1毎に設けられた出力検出回路32は、電流検出回路31と接続されている。出力検出回路32は、1次コイルL1が存在検知用周波数fsの高周波電流にて励磁されている間、電流検出回路31が検出した電流検出信号を入力し、その電流検出信号に相対した出力電圧に変換し、デジタル値に変換して出力する。出力検出回路32は、包絡線検波回路を含み、電流検出回路31の電流検出信号を同包絡線検波回路にて検波する。出力検出回路32(包絡線検波回路)は、電流検出信号から該電流検出信号の振幅成分の包絡線を抽出した包絡線波形信号(出力電圧Vs)を生成する。
(Output detection circuit 32)
As shown in FIG. 4, the output detection circuit 32 provided for each primary coil L <b> 1 is connected to the current detection circuit 31. The output detection circuit 32 receives the current detection signal detected by the current detection circuit 31 while the primary coil L1 is excited by the high frequency current of the presence detection frequency fs, and outputs an output voltage relative to the current detection signal. , Convert to digital value and output. The output detection circuit 32 includes an envelope detection circuit, and detects the current detection signal of the current detection circuit 31 by the envelope detection circuit. The output detection circuit 32 (envelope detection circuit) generates an envelope waveform signal (output voltage Vs) obtained by extracting the envelope of the amplitude component of the current detection signal from the current detection signal.
出力検出回路32は、アナログ値をデジタル値に変換するAD変換器を備え、その時々の出力電圧Vsをデジタル値に変換し、システム制御部27に出力するようになっている。 The output detection circuit 32 includes an AD converter that converts an analog value into a digital value, converts the output voltage Vs at that time into a digital value, and outputs the digital value to the system control unit 27.
(信号抽出回路33)
図4に示すように、1次コイルL1毎に設けられた信号抽出回路33は、対応する電流検出回路31とそれぞれ接続されている。信号抽出回路33は、1次コイルL1が第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流のいずれかにて励磁駆動されている間、電流検出回路31からその時の1次コイルL1の1次電流(電流検出信号)を入力する。信号抽出回路33は、載置面3に載置された機器Eの2次コイルL2から送信された振幅変調された送信信号を含む電流検出信号を入力する。
(Signal extraction circuit 33)
As shown in FIG. 4, the signal extraction circuit 33 provided for each primary coil L <b> 1 is connected to the corresponding current detection circuit 31. While the primary coil L1 is being excited and driven by any one of the high-frequency currents having the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4, the signal extraction circuit 33 receives from the current detection circuit 31 1 of the primary coil L1 at that time. Input the secondary current (current detection signal). The signal extraction circuit 33 inputs a current detection signal including an amplitude-modulated transmission signal transmitted from the secondary coil L2 of the device E placed on the placement surface 3.
信号抽出回路33は、入力した送信信号を含む電流検出信号から機器認証信号ID及び給電要求信号RQを抽出する。信号抽出回路33は、送信信号から機器認証信号ID及び給電要求信号RQの両信号を抽出した時、システム制御部27に許可信号ENを出力する。ちなみに、信号抽出回路33は、機器認証信号ID及び給電要求信号RQのいずれか一方しか抽出しなかった時、又は、両信号とも抽出しなかった時には、システム制御部27に許可信号ENを出力しない。 The signal extraction circuit 33 extracts the device authentication signal ID and the power supply request signal RQ from the current detection signal including the input transmission signal. The signal extraction circuit 33 outputs the permission signal EN to the system control unit 27 when extracting both the device authentication signal ID and the power supply request signal RQ from the transmission signal. Incidentally, the signal extraction circuit 33 does not output the permission signal EN to the system control unit 27 when only one of the device authentication signal ID and the power supply request signal RQ is extracted, or when neither signal is extracted. .
(システム制御部27)
図4に示すように、システム制御部27は、マイクロコンピュータよりなり、マイクロコンピュータの制御プログラムに従って、24個の1次コイルL1毎に励磁駆動する高周波電流を統括制御する。
(System control unit 27)
As shown in FIG. 4, the system control unit 27 is composed of a microcomputer, and controls the high-frequency current that is excited and driven for each of the 24 primary coils L1 in accordance with a control program of the microcomputer.
システム制御部27は、各給電エリアARに対して機器E(2次コイルL2)が載置されたかどうか行う存在検知処理及び給電エリアARに載置された機器Eに給電を行う給電処理を実行する。 The system control unit 27 executes a presence detection process for determining whether or not the device E (secondary coil L2) is mounted on each power supply area AR and a power supply process for supplying power to the device E mounted in the power supply area AR. To do.
(存在検知処理)
存在検知処理は、24個の各1次コイルL1を存在検知用周波数fsの高周波電流にて励磁駆動させることによって行われる。
(Presence detection process)
The presence detection process is performed by exciting and driving each of the 24 primary coils L1 with a high-frequency current having a presence detection frequency fs.
システム制御部27は、存在検知用発振回路部25に第5制御信号CT5を出力し、第5インバータ回路25bに存在検知用周波数fsの高周波電流を生成させる。そして、システム制御部27は、各1次コイルL1に対応する選択回路部26の各選択スイッチ回路26aに切換信号を出力してそれぞれの1次コイルL1に存在検知用周波数fsの高周波電流を通電する。 The system control unit 27 outputs the fifth control signal CT5 to the presence detection oscillation circuit unit 25, and causes the fifth inverter circuit 25b to generate a high-frequency current having the presence detection frequency fs. Then, the system control unit 27 outputs a switching signal to each selection switch circuit 26a of the selection circuit unit 26 corresponding to each primary coil L1, and energizes each primary coil L1 with a high-frequency current having a presence detection frequency fs. To do.
そして、システム制御部27は、存在検知用周波数fsの高周波電流にて1次コイルL1にて励磁駆動している時の、各出力検出回路32からの出力電圧Vsを取得して各1次コイルL1上の機器E(2次コイルL2)の存在検知を行う。 Then, the system control unit 27 acquires the output voltage Vs from each output detection circuit 32 when the primary coil L1 is excited and driven by the high frequency current of the presence detection frequency fs, and acquires each primary coil. The presence detection of the device E (secondary coil L2) on L1 is performed.
ちなみに、機器Eが存在している場合には、存在していな場合に比べて出力電圧Vsが低いことから、システム制御部27は、出力電圧Vsが予め定めた基準値以下の場合にはその1次コイルL1上に機器E(2次コイルL2)が配置されていると判断する。ここで、この基準値は、予め試験、実験又は計算等で求めた値である。 Incidentally, when the device E is present, the output voltage Vs is lower than when the device E is not present. Therefore, when the output voltage Vs is equal to or lower than a predetermined reference value, the system control unit 27 It is determined that the device E (secondary coil L2) is arranged on the primary coil L1. Here, the reference value is a value obtained in advance by a test, experiment, calculation or the like.
このとき、機器Eが配置されている場合、システム制御部27は、1次コイルL1に対するその2次コイルL2の配置態様を判定する。そして、システム制御部27は、隣接する1次コイルL1の存在検知結果等を総合して図3(a)〜(d)に示す配置態様のうちどれかを判定する。これは、機器E(2次コイルL2)の配置の態様によって、機器E側の共振周波数が異なることから、1次コイルL1に供給する高周波電流の給電用周波数を特定するためである。 At this time, when the device E is arranged, the system control unit 27 determines the arrangement mode of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. Then, the system control unit 27 determines one of the arrangement modes shown in FIGS. 3A to 3D by comprehensively detecting the presence detection result of the adjacent primary coil L1. This is because the resonance frequency on the device E side differs depending on the arrangement of the device E (secondary coil L2), so that the power feeding frequency of the high-frequency current supplied to the primary coil L1 is specified.
図3(a)に示すように、2次コイルL2が1つの1次コイルL1に対して正対している場合には、システム制御部27は、その1次コイルL1に対して第1給電用周波数fp1の高周波電流で励磁駆動させると特定する。 As shown in FIG. 3A, when the secondary coil L2 is directly opposed to one primary coil L1, the system control unit 27 performs the first feeding for the primary coil L1. It is specified that excitation driving is performed with a high-frequency current of frequency fp1.
つまり、システム制御部27は、1つの1次コイルL1に2次コイルL2が対向配置され、隣接した他の1次コイルL1には2次コイルL2が対向配置されていないと判断したとき、図3(a)に示す配置態様と特定する。そして、システム制御部27は、その1次コイルL1を第1給電用周波数fp1の高周波電流で励磁する。 That is, when the system control unit 27 determines that the secondary coil L2 is opposed to one primary coil L1, and the secondary coil L2 is not opposed to the other adjacent primary coil L1, FIG. The arrangement mode shown in 3 (a) is specified. Then, the system control unit 27 excites the primary coil L1 with a high-frequency current having the first power feeding frequency fp1.
図3(b)に示すように、2次コイルL2が2つの1次コイルL1を跨いでいる場合には、システム制御部27は、その2つの1次コイルL1に対して第2給電用周波数fp2の高周波電流で励磁駆動させると特定する。 As shown in FIG. 3B, when the secondary coil L2 straddles the two primary coils L1, the system control unit 27 sets the second power feeding frequency for the two primary coils L1. It is specified that excitation driving is performed with a high-frequency current of fp2.
つまり、システム制御部27は、隣接する2つの1次コイルL1に2次コイルL2が対向配置され、これら2つの1次コイルL1に隣接した他の1次コイルL1には2次コイルL2が対向配置されていないと判断したとき、図3(b)に示す配置態様と特定する。そして、システム制御部27は、その2つの1次コイルL1を第2給電用周波数fp2の高周波電流で励磁する。 That is, in the system control unit 27, the secondary coil L2 is disposed opposite to the two adjacent primary coils L1, and the secondary coil L2 is opposed to the other primary coil L1 adjacent to the two primary coils L1. When it is determined that it is not arranged, the arrangement form shown in FIG. 3B is specified. The system control unit 27 excites the two primary coils L1 with a high-frequency current having the second power feeding frequency fp2.
図3(c)に示すように、2次コイルL2が3つの1次コイルL1を跨いでいる場合には、システム制御部27は、その3つの1次コイルL1に対して第3給電用周波数fp3の高周波電流で励磁駆動させると特定する。 As shown in FIG. 3C, when the secondary coil L2 straddles the three primary coils L1, the system control unit 27 performs the third power feeding frequency for the three primary coils L1. It is specified that excitation driving is performed with a high-frequency current of fp3.
つまり、システム制御部27は、隣接する3つの1次コイルL1に2次コイルL2が対向配置され、これら3つの1次コイルL1に隣接した他の1次コイルL1には2次コイルL2が対向配置されていないと判断したとき、図3(c)に示す配置態様と特定する。そして、システム制御部27は、その3つの1次コイルL1を第3給電用周波数fp3の高周波電流で励磁する。 That is, in the system control unit 27, the secondary coil L2 is disposed opposite to the three adjacent primary coils L1, and the secondary coil L2 is opposed to the other primary coils L1 adjacent to the three primary coils L1. When it is determined that it is not arranged, it is specified as the arrangement mode shown in FIG. Then, the system control unit 27 excites the three primary coils L1 with a high-frequency current having the third power feeding frequency fp3.
図3(d)に示すように、2次コイルL2が4つの1次コイルL1を跨いでいる場合には、システム制御部27は、その4つの1次コイルL1に対して第4給電用周波数fp4の高周波電流で励磁駆動させると特定する。 As shown in FIG. 3D, when the secondary coil L2 straddles the four primary coils L1, the system control unit 27 sets the fourth power feeding frequency for the four primary coils L1. It is specified that excitation driving is performed with a high-frequency current of fp4.
つまり、システム制御部27は、隣接する4つの1次コイルL1に2次コイルL2が対向配置され、これら4つの1次コイルL1に隣接した他の1次コイルL1には2次コイルL2が対向配置されていないと判断したとき、図3(d)に示す配置態様と特定する。そして、システム制御部27は、その4つの1次コイルL1を第4給電用周波数fp4の高周波電流で励磁する。 That is, in the system control unit 27, the secondary coil L2 is disposed opposite to the four adjacent primary coils L1, and the secondary coil L2 is opposed to the other primary coils L1 adjacent to the four primary coils L1. When it is determined that it is not arranged, it is specified as the arrangement mode shown in FIG. Then, the system control unit 27 excites the four primary coils L1 with a high-frequency current having the fourth power feeding frequency fp4.
(給電処理)
システム制御部27は、存在検知処理において、機器Eが載置されたことを検知し、配置の態様が特定されると、その特定された1次コイルL1に対してその特定した配置態様の給電周波数である高周波電流にて励磁駆動する。
(Power supply processing)
In the presence detection process, the system control unit 27 detects that the device E is placed, and when the arrangement mode is specified, the power supply of the specified arrangement mode is supplied to the specified primary coil L1. Excitation drive is performed with a high-frequency current that is a frequency.
システム制御部27は、第1〜第4給電用発振回路部21〜24に第1〜第4制御信号CT1〜CT4を出力し、第1〜第4インバータ回路21b〜24bからそれぞれ出力される第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流を生成する。そして、システム制御部27は、特定された1次コイルL1に対して選択回路部26の各選択スイッチ回路26aを制御して、その特定した配置態様の給電周波数である高周波電流を供給する。 The system control unit 27 outputs the first to fourth control signals CT1 to CT4 to the first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 24, and is output from the first to fourth inverter circuits 21b to 24b, respectively. The high frequency current of the 1st-4th electric power feeding frequency fp1-fp4 is produced | generated. And the system control part 27 controls each selection switch circuit 26a of the selection circuit part 26 with respect to the specified primary coil L1, and supplies the high frequency current which is the electric power feeding frequency of the specified arrangement | positioning aspect.
システム制御部27は、第1給電用周波数fp1の高周波電流で励磁駆動させると特定した1つの1次コイルL1について、対応する1つの選択スイッチ回路26aを制御して第1インバータ回路21bと導通させる。 The system control unit 27 controls the corresponding one selection switch circuit 26a to be electrically connected to the first inverter circuit 21b for one primary coil L1 that is identified as being excited and driven by the high-frequency current of the first power supply frequency fp1. .
また、システム制御部27は、第2給電用周波数fp2の高周波電流で励磁駆動させると特定した2つの1次コイルL1について、対応する2つの選択スイッチ回路26aをそれぞれ制御して第2インバータ回路22bとそれぞれ導通させる。 In addition, the system control unit 27 controls the corresponding two selection switch circuits 26a for the two primary coils L1 that are specified to be excited and driven by the high-frequency current of the second power feeding frequency fp2, respectively, thereby controlling the second inverter circuit 22b. And conduct each.
また、システム制御部27は、第3給電用周波数fp3の高周波電流で励磁駆動させると特定した3つの1次コイルL1について、対応する3つの選択スイッチ回路26aをそれぞれ制御して第3インバータ回路23bとそれぞれ導通させる。 Further, the system control unit 27 controls the corresponding three selection switch circuits 26a for the three primary coils L1 that are specified to be excited and driven by the high-frequency current of the third power feeding frequency fp3, respectively, thereby controlling the third inverter circuit 23b. And conduct each.
また、システム制御部27は、第4給電用周波数fp4の高周波電流で励磁駆動させると特定した4つの1次コイルL1について、対応する4つの選択スイッチ回路26aをそれぞれ制御して第4インバータ回路24bとそれぞれ導通させる。 In addition, the system control unit 27 controls the corresponding four selection switch circuits 26a for the four primary coils L1 that are specified to be excited and driven by the high-frequency current having the fourth power feeding frequency fp4, thereby controlling the fourth inverter circuit 24b. And conduct each.
そして、システム制御部27は、第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかの高周波電流にて1次コイルL1を励磁駆動されているとき、励磁駆動されている1次コイルL1の対応する信号抽出回路33から許可信号ENを待つ。 The system control unit 27 responds to the excitation-driven primary coil L1 when the primary coil L1 is excited and driven by any one of the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4. The permission signal EN is awaited from the signal extraction circuit 33 that performs the processing.
信号抽出回路33から許可信号ENがない場合には、システム制御部27は、その1次コイルL1への給電用周波数の高周波電流の励磁駆動を停止する。そして、システム制御部27は、その1次コイルL1に対して存在検知用周波数fsの高周波電流にて励磁駆動させる。つまり、システム制御部27は、給電用周波数の高周波電流で励磁駆動されていた1次コイルL1について、対応する選択スイッチ回路26aを制御して第5インバータ回路25bとそれぞれ導通させる。 When there is no permission signal EN from the signal extraction circuit 33, the system control unit 27 stops the excitation drive of the high-frequency current of the power feeding frequency to the primary coil L1. Then, the system control unit 27 drives the primary coil L1 to be excited with a high-frequency current having a presence detection frequency fs. In other words, the system control unit 27 controls the corresponding selection switch circuit 26a for the primary coil L1 that has been excited and driven by the high-frequency current of the power feeding frequency, so as to be electrically connected to the fifth inverter circuit 25b.
一方、信号抽出回路33から許可信号ENがあった場合には、システム制御部27は、その1次コイルL1への給電用周波数の高周波電流の励磁駆動を継続し給電を開始する。
なお、給電中に、例えば機器Eを載置面3から取り除いて信号抽出回路33から許可信号ENが消失した場合には、システム制御部27は、その1次コイルL1への給電用周波数の高周波電流の励磁駆動を停止する。そして、上記同様に、システム制御部27は、その1次コイルL1に対して存在検知用周波数fsの高周波電流にて励磁駆動させる。
On the other hand, when the permission signal EN is received from the signal extraction circuit 33, the system control unit 27 continues the excitation driving of the high frequency current of the power feeding frequency to the primary coil L1 and starts power feeding.
During power feeding, for example, when the device E is removed from the placement surface 3 and the permission signal EN disappears from the signal extraction circuit 33, the system control unit 27 has a high frequency for feeding power to the primary coil L1. Stops current excitation drive. Similarly to the above, the system control unit 27 drives the primary coil L1 to be excited with a high-frequency current having the presence detection frequency fs.
次に、上記のように構成した給電装置1の作用を説明する。
今、給電装置1に電源を投入させると、システム制御部27は、載置面3に機器Eが載置されているかどうか判定する。つまり、システム制御部27は、存在検知用発振回路部25と選択回路部26を制御し、24個全ての1次コイルL1について、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させる。そして、システム制御部27は、順番に各1次コイルL1に機器Eが載置されているかどうか各出力検出回路32からの出力電圧Vsに基づいて判定する。
Next, the operation of the power feeding device 1 configured as described above will be described.
Now, when the power supply apparatus 1 is turned on, the system control unit 27 determines whether or not the device E is placed on the placement surface 3. That is, the system control unit 27 controls the presence detection oscillation circuit unit 25 and the selection circuit unit 26 to excite and drive the high frequency current of the presence detection frequency fs in order for all 24 primary coils L1. And the system control part 27 determines whether the apparatus E is mounted in each primary coil L1 in order based on the output voltage Vs from each output detection circuit 32. FIG.
なお、24個の1次コイルL1を以後それぞれ特定する場合、給電エリアARの最上段(1段目)の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第1〜第4番目の1次コイルL1という。また、1段目からみて下側の段(2段目)の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第5〜第8番目の1次コイルL1という。 When specifying the 24 primary coils L1 thereafter, the four primary coils L1 in the horizontal row of the uppermost stage (first stage) of the power supply area AR are arranged in order from the left end to the right end. This is referred to as a fourth primary coil L1. The four primary coils L1 in the horizontal row of the lower stage (second stage) as viewed from the first stage are referred to as fifth to eighth primary coils L1 in order from the left end to the right end.
以後、3段目の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第9〜第12番目の1次コイルL1という。4段目の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第13〜第16番目の1次コイルL1という。5段目の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第17〜第20番目の1次コイルL1という。6段目の横1列にある4個の1次コイルL1を左端から右端へ順に第21〜第24番目の1次コイルL1という。 Hereinafter, the four primary coils L1 in the horizontal row of the third stage are referred to as the ninth to twelfth primary coils L1 in order from the left end to the right end. The four primary coils L1 in the horizontal row of the fourth stage are referred to as the 13th to 16th primary coils L1 in order from the left end to the right end. The four primary coils L1 in the fifth horizontal row are called the 17th to 20th primary coils L1 in order from the left end to the right end. The four primary coils L1 in the sixth horizontal row are called the 21st to 24th primary coils L1 in order from the left end to the right end.
ここで、例えば、8番目の1次コイルL1(給電エリアAR)に対して機器E(2次コイルL2)が載置されていると判断すると、システム制御部27は、機器Eの配置態様が図3(a)の配置態様と特定する。システム制御部27は、第1給電用発振回路部21と選択回路部26を制御し、8番目の1次コイルL1を第1給電用周波数fp1の高周波電流にて励磁駆動する。 Here, for example, if it is determined that the device E (secondary coil L2) is placed on the eighth primary coil L1 (power feeding area AR), the system control unit 27 determines that the arrangement mode of the device E is It is specified as the arrangement mode of FIG. The system control unit 27 controls the first power feeding oscillation circuit unit 21 and the selection circuit unit 26 to excite and drive the eighth primary coil L1 with a high-frequency current having the first power feeding frequency fp1.
これによって、8番目の1次コイルL1と正対した2次コイルL2は、1次コイルL1と正対した時の共振周波数と一致した第1給電用周波数fp1の交番磁界にて高効率の2次電力を出力する。 As a result, the secondary coil L2 facing the eighth primary coil L1 has a high efficiency of 2 with an alternating magnetic field of the first feeding frequency fp1 that matches the resonance frequency when facing the primary coil L1. Output next power.
次に、システム制御部27は、8番目の1次コイルL1が第1給電用周波数fp1の高周波電流にて励磁駆動されて給電を受ける機器Eについて許可信号ENを信号抽出回路33から入力する。許可信号ENを入力すると、システム制御部27は、8番目の1次コイルL1に対して第1給電用周波数fp1の高周波電流による励磁駆動を継続して機器Eの給電を続行する。 Next, the system control unit 27 inputs the permission signal EN from the signal extraction circuit 33 for the device E that receives power supply by exciting the eighth primary coil L1 with a high-frequency current having the first power supply frequency fp1. When the permission signal EN is input, the system control unit 27 continues the excitation drive by the high frequency current of the first power supply frequency fp1 for the eighth primary coil L1, and continues the power supply of the device E.
システム制御部27は、8番目の1次コイルL1にて機器Eを給電している間、8番目の1次コイルL1を除く各1次コイルについて、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させる。そして、システム制御部27は、8番目の1次コイルL1を除く各1次コイルL1に新たな機器Eが載置されているかどうか検出する。 While supplying the device E with the eighth primary coil L1, the system control unit 27 sequentially outputs the high-frequency current of the presence detection frequency fs for each primary coil excluding the eighth primary coil L1. Drive excitation. And the system control part 27 detects whether the new apparatus E is mounted in each primary coil L1 except the 8th primary coil L1.
そして、例えば、6番目と10番目の1次コイルL1(給電エリアAR)を跨いで新たな第2の機器E(2次コイルL2)が載置されると、システム制御部27は、第2の機器Eの配置の態様が図3(b)の配置態様であると特定する。システム制御部27は、第2給電用発振回路部22と選択回路部26を制御し、6番目と10番目の1次コイルL1を第2給電用周波数fp2の高周波電流にて励磁駆動する。 For example, when a new second device E (secondary coil L2) is placed across the sixth and tenth primary coils L1 (power supply area AR), the system control unit 27 It is specified that the arrangement mode of the device E is the arrangement mode of FIG. The system control unit 27 controls the second power supply oscillation circuit unit 22 and the selection circuit unit 26 to excite and drive the sixth and tenth primary coils L1 with a high-frequency current having the second power supply frequency fp2.
これによって、6番目及び10番目の1次コイルL1に跨って配置された2次コイルL2は、2つの1次コイルL1と跨った時の共振周波数と一致した第2給電用周波数fp2の交番磁界にて高効率の2次電力を出力する。 As a result, the secondary coil L2 disposed across the sixth and tenth primary coils L1 has an alternating magnetic field of the second feeding frequency fp2 that matches the resonance frequency when straddling the two primary coils L1. To output highly efficient secondary power.
次に、システム制御部27は、6番目と10番目の1次コイルL1が第2給電用周波数fp2の高周波電流にて励磁駆動されて給電を受ける新たな第2の機器Eについて許可信号ENを信号抽出回路33から入力する。許可信号ENを入力すると、システム制御部27は、6番目と10番目の1次コイルL1に対して第2給電用周波数fp2の高周波電流による励磁駆動を継続して新たな第2の機器Eの給電を続行する。 Next, the system control unit 27 sends an enabling signal EN for the new second device E that receives power supply by exciting the sixth and tenth primary coils L1 with a high-frequency current of the second power supply frequency fp2. Input from the signal extraction circuit 33. When the permission signal EN is input, the system control unit 27 continues excitation driving with the high-frequency current of the second power feeding frequency fp2 for the sixth and tenth primary coils L1, and the new second device E Continue power supply.
従って、この時点で、8番目の1次コイルL1にて最初の第1の機器Eが、6番目と10番目の1次コイルL1にて第2の機器Eがそれぞれ給電される。
システム制御部27は、第1の機器Eと第2の機器Eを給電している間、8番目、6番目及び10番目の1次コイルL1を除く各1次コイルについて、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させる。そして、システム制御部27は、8番目、6番目及び10番目の1次コイルL1を除く各1次コイルL1に新たな機器Eが載置されているかどうか検出する。
Therefore, at this time, the first first device E is supplied with power by the eighth primary coil L1, and the second device E is supplied with power by the sixth and tenth primary coils L1.
While supplying power to the first device E and the second device E, the system control unit 27 sequentially detects the presence of each primary coil except the eighth, sixth, and tenth primary coils L1. A high-frequency current having a frequency fs is excited and driven. And the system control part 27 detects whether the new apparatus E is mounted in each primary coil L1 except the 8th, 6th, and 10th primary coil L1.
ここで、例えば、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1(給電エリアAR)を跨いで新たな第3の機器E(2次コイルL2)が載置されると、システム制御部27は、第3の機器Eの配置の態様が図3(c)の配置態様であると特定する。システム制御部27は、第3給電用発振回路部23と選択回路部26を制御し、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1を第3給電用周波数fp3の高周波電流にて励磁駆動する。 Here, for example, when a new third device E (secondary coil L2) is placed across the 15th, 16th and 20th primary coils L1 (power feeding area AR), the system control unit 27 Specifies that the arrangement mode of the third device E is the arrangement mode of FIG. The system control unit 27 controls the third power feeding oscillation circuit unit 23 and the selection circuit unit 26 to excite and drive the 15th, 16th, and 20th primary coils L1 with a high-frequency current of the third power feeding frequency fp3. To do.
これによって、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1に跨って配置された2次コイルL2は、3つの1次コイルL1と跨った時の共振周波数と一致した第3給電用周波数fp3の交番磁界にて高効率の2次電力を出力する。 As a result, the secondary coil L2 disposed across the 15th, 16th, and 20th primary coils L1 has a third feeding frequency fp3 that matches the resonance frequency when straddling the three primary coils L1. High-efficiency secondary power is output with an alternating magnetic field.
次に、システム制御部27は、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1が第3給電用周波数fp3の高周波電流にて励磁駆動されて給電を受ける新たな第3の機器Eについて許可信号ENを信号抽出回路33から入力する。許可信号ENを入力すると、システム制御部27は、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1に対して第3給電用周波数fp3の高周波電流による励磁駆動を継続して新たな第3の機器Eの給電を続行する。 Next, the system control unit 27 permits the 15th, 16th, and 20th primary coils L1 to be excited and driven by the high-frequency current of the third power feeding frequency fp3 for the new third device E that receives power. The signal EN is input from the signal extraction circuit 33. When the enabling signal EN is input, the system control unit 27 continues the excitation driving with the high-frequency current of the third power feeding frequency fp3 for the 15th, 16th, and 20th primary coils L1, and starts a new third operation. Continue to supply power to device E.
従って、この時点で、8番目の1次コイルL1にて第1の機器E、6番目及び10番目の1次コイルL1にて第2の機器E、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1にて第3の機器Eがそれぞれ給電される。 Therefore, at this point, the first device E in the eighth primary coil L1, the second device E in the sixth and tenth primary coils L1, the fifteenth, sixteenth and twentieth primary coils. The third device E is fed with the coil L1.
システム制御部27は、第1〜第3の機器Eを給電している間、8番目、6番目、10番目、15番目、16番目及び20番目の1次コイルL1を除く各1次コイルについて、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させる。そして、システム制御部27は、これら給電中の1次コイルL1を除く各1次コイルL1に新たな機器Eが載置されているかどうか検出する。 While supplying power to the first to third devices E, the system control unit 27 applies the primary coils excluding the eighth, sixth, fifteenth, fifteenth, and twentieth primary coils L1. The high-frequency current having the presence detection frequency fs is sequentially excited and driven. And the system control part 27 detects whether the new apparatus E is mounted in each primary coil L1 except the primary coil L1 during these electric power feeding.
ここで、例えば、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1(給電エリアAR)を跨いで新たな第4の機器E(2次コイルL2)が載置されると、システム制御部27は、第4の機器Eの配置の態様が図3(d)の配置態様であると特定する。システム制御部27は、第4給電用発振回路部24と選択回路部26を制御し、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1を第4給電用周波数fp4の高周波電流にて励磁駆動する。 Here, for example, when a new fourth device E (secondary coil L2) is placed across the 17th, 18th, 21st and 22nd primary coils L1 (power feeding area AR), the system The control unit 27 specifies that the arrangement mode of the fourth device E is the arrangement mode illustrated in FIG. The system control unit 27 controls the fourth power feeding oscillation circuit unit 24 and the selection circuit unit 26, and converts the 17th, 18th, 21st and 22nd primary coils L1 to a high frequency current of the fourth power feeding frequency fp4. Drive.
これによって、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1に跨って配置された2次コイルL2は、4つの1次コイルL1と跨った時の共振周波数と一致した第4給電用周波数fp4の交番磁界にて高効率の2次電力を出力する。 As a result, the secondary coil L2 disposed across the 17th, 18th, 21st and 22nd primary coils L1 has a fourth power feed that matches the resonance frequency when straddling the four primary coils L1. High-efficiency secondary power is output with an alternating magnetic field of frequency fp4.
次に、システム制御部27は、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1が第4給電用周波数fp4の高周波電流にて励磁駆動されて給電を受ける新たな第4の機器Eについて許可信号ENを信号抽出回路33から入力する。許可信号ENを入力すると、システム制御部27は、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1に対して第4給電用周波数fp4の高周波電流による励磁駆動を継続して新たな第4の機器Eの給電を続行する。 Next, the system control unit 27 adds a new fourth device that receives power supply by exciting the 17th, 18th, 21st, and 22nd primary coils L1 with a high-frequency current of the fourth power supply frequency fp4. For E, an enable signal EN is input from the signal extraction circuit 33. When the enabling signal EN is input, the system control unit 27 continues the excitation driving with the high-frequency current of the fourth power feeding frequency fp4 for the 17th, 18th, 21st and 22nd primary coils L1, and starts a new operation. The power supply of the fourth device E is continued.
従って、システム制御部27は、この時点で、第1〜第3の機器Eに加えて、17番目、18番目、21番目及び22番目の1次コイルL1にて第4の機器Eが給電される。
システム制御部27は、第1〜第4の機器Eを給電している間、給電中の1次コイルL1を除く各1次コイルについて、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させる。そして、システム制御部27は、これら給電中の1次コイルL1を除く各1次コイルL1に新たな機器Eが載置されているかどうか検出する。
Therefore, at this time, the system control unit 27 is fed with the fourth device E by the 17th, 18th, 21st and 22nd primary coils L1 in addition to the first to third devices E. The
While supplying power to the first to fourth devices E, the system control unit 27 sequentially drives the high-frequency current of the presence detection frequency fs for each primary coil except the primary coil L1 that is being supplied. . And the system control part 27 detects whether the new apparatus E is mounted in each primary coil L1 except the primary coil L1 during these electric power feeding.
このように、載置面3に、1次コイルL1に対して2次コイルL2の配置態様が異なるように機器Eが載置されても、それぞれ配置態様に合わせて第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流で1次コイルL1を励磁駆動する。つまり、機器Eがどんな態様で載置面3に配置されても、給電装置1は、その配置態様に合わせた機器E側の共振周波数となるような第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流を選択して効率の高い給電を行う。 Thus, even if the apparatus E is mounted on the mounting surface 3 so that the arrangement mode of the secondary coil L2 is different from the primary coil L1, the first to fourth power feedings are arranged in accordance with the arrangement mode. The primary coil L1 is excited and driven with a high-frequency current having a frequency of fp1 to fp4. That is, no matter how the device E is arranged on the mounting surface 3, the power feeding device 1 has the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4 that are the resonance frequencies on the device E side according to the arrangement mode. The high-frequency current is selected and high-efficiency power feeding is performed.
なお、ここでは、第1〜第4の機器Eが、それぞれ異なる配置態様で載置された場合について説明した。
これに対して、例えば、上記した第4の機器Eが、18番目及び22番目の1次コイルL1(給電エリアAR)を跨いで載置されたと考える。その場合、システム制御部27は、第4の機器Eの配置の態様が図3(b)の配置態様であると特定する。システム制御部27は、選択回路部26を制御し、18番目及び22番目の1次コイルL1を第2給電用周波数fp2の高周波電流にて励磁駆動する。
Here, the case where the first to fourth devices E are placed in different arrangement modes has been described.
In contrast, for example, it is considered that the above-described fourth device E is placed across the 18th and 22nd primary coils L1 (power feeding area AR). In that case, the system control unit 27 specifies that the arrangement mode of the fourth device E is the arrangement mode illustrated in FIG. The system control unit 27 controls the selection circuit unit 26 to excite and drive the 18th and 22nd primary coils L1 with a high-frequency current having the second power feeding frequency fp2.
つまり、第2の機器Eを給電している6番目及び10番目の1次コイルL1と第4の機器Eを給電している18番目及び22番目の1次コイルL1は、第2給電用発振回路部22からの第2給電用周波数fp2の高周波電流を共用して励磁駆動される。 That is, the sixth and tenth primary coils L1 that supply power to the second device E and the 18th and 22nd primary coils L1 that supply power to the fourth device E include the second power supply oscillation. Excitation driving is performed using a high-frequency current of the second power feeding frequency fp2 from the circuit unit 22 in common.
同様に、例えば、第1〜第4の機器Eが、全て図3(b)の配置態様で載置された場合を考える。この場合、システム制御部27は、第2給電用発振回路部22及び選択回路部26を制御し、それぞれ対応する2つの1次コイルL1を第2給電用発振回路部22からの第2給電用周波数fp2の高周波電流にて励磁駆動する。 Similarly, consider a case where, for example, all of the first to fourth devices E are placed in the arrangement mode shown in FIG. In this case, the system control unit 27 controls the second power feeding oscillation circuit unit 22 and the selection circuit unit 26, and each of the corresponding two primary coils L1 is used for the second power feeding from the second power feeding oscillation circuit unit 22. Excitation drive is performed with a high-frequency current of frequency fp2.
また、本実施形態では、各1次コイルL1に対してそれぞれ専用の発振回路部を設けずに、第1〜第4給電用発振回路部21〜24及び存在検知用発振回路部25を共有して、どんな条件ときでも使用できるように選択回路部26を設けた。そして、選択回路部26に設けた各選択スイッチ回路26aは、5個の第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5からなる単純で小規模回路で構成した。 In the present embodiment, the first to fourth power supply oscillation circuit units 21 to 24 and the presence detection oscillation circuit unit 25 are shared without providing a dedicated oscillation circuit unit for each primary coil L1. Therefore, the selection circuit unit 26 is provided so that it can be used under any conditions. Each selection switch circuit 26a provided in the selection circuit section 26 is a simple and small-scale circuit including five first to fifth bidirectional switches Q1 to Q5.
これによって、第1〜第4給電用発振回路部21〜24及び存在検知用発振回路部25を共有した実施した場合、各1次コイルL1に対してそれぞれ専用の発振回路部を設けるよりも、回路規模を小さくでき、装置全体を小型化することができる。 Thus, when the first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 24 and the presence detection oscillation circuit unit 25 are shared, rather than providing a dedicated oscillation circuit unit for each primary coil L1, respectively. The circuit scale can be reduced, and the entire apparatus can be reduced in size.
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、機器Eの配置態様毎に機器E側の共振周波数にあわせた第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流を生成する第1〜第4給電用発振回路部21〜24を設けた。そして、機器Eの配置態様にあわせて第1〜第4給電用発振回路部21〜24を選択し、その時の配置態様における機器E側の共振周波数にあわせた第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4の高周波電流で1次コイルL1を励磁駆動した。
Next, effects of the embodiment configured as described above will be described below.
(1) According to the above-described embodiment, the first to fourth power feeds for generating the high-frequency current of the first to fourth power feed frequencies fp1 to fp4 according to the resonance frequency on the device E side for each arrangement mode of the device E. Oscillation circuit portions 21 to 24 were provided. Then, the first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 24 are selected according to the arrangement mode of the device E, and the first to fourth power feeding frequencies fp1 according to the resonance frequency on the device E side in the arrangement mode at that time. The primary coil L1 was excited and driven with a high-frequency current of ˜fp4.
従って、機器Eは、配置態様に応じて効率の高い給電を受けることができる。
(2)上記実施形態によれば、24個の各1次コイルL1は、それぞれ専用の給電用高周波発振回路部を設けず、第1〜第4給電用発振回路部21〜24を共用したので回路規模が小さくなり、装置全体が小型化できるとともに、コストダウンを図ることができる。
Accordingly, the device E can receive highly efficient power supply according to the arrangement mode.
(2) According to the above embodiment, each of the 24 primary coils L1 does not have a dedicated high-frequency oscillation circuit unit for power supply, and shares the first to fourth power-supply oscillation circuit units 21 to 24. The circuit scale is reduced, the entire apparatus can be reduced in size, and the cost can be reduced.
しかも、選択回路部26にて、各1次コイルL1に対して、同時に他の1次コイルL1と同じ給電周波数や異なる給電周波数の高周波電流にて励磁駆動させることができる。その結果、載置面3に複数の機器Eを同時に配置でき、それぞれの機器Eに対して効率の高い給電を行うことができる。 In addition, in the selection circuit unit 26, each primary coil L1 can be excited and driven at the same time with a high-frequency current having the same power supply frequency or a different power supply frequency as the other primary coils L1. As a result, a plurality of devices E can be placed on the placement surface 3 at the same time, and highly efficient power feeding can be performed for each device E.
(3)上記実施形態によれば、24個の各1次コイルL1は、存在検知用発振回路部25を共用したので回路規模が小さくなり、装置全体が小型化でき、さらにコストダウンを図ることができる。 (3) According to the above embodiment, each of the 24 primary coils L1 shares the presence detecting oscillation circuit unit 25, so the circuit scale is reduced, the entire apparatus can be downsized, and the cost can be reduced. Can do.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、給電用高周波発振回路部を1つとし、その1つを各1次コイルL1が共用する点、各1次コイルL1に接続された1次側共振コンデンサC1を容量が変更できるコンデンサ回路に変更した点が第1実施形態と相異する。従って、第2実施形態では、説明の便宜上、変更した部分を詳細に説明し、共通の部分はその詳細は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, a single high-frequency oscillation circuit unit for power supply is used, and the primary coil L1 is shared by one, and the capacity of the primary side resonance capacitor C1 connected to each primary coil L1 is changed. The difference from the first embodiment is that the capacitor circuit can be changed. Therefore, in the second embodiment, for the sake of convenience of explanation, the changed part will be described in detail, and the details of the common parts will be omitted.
ここで、第1実施形態では、1次コイルL1に接続された1次側共振コンデンサC1の容量を固定値にし、2次コイルL2の配置態様に応じて給電用周波数を第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4のいずれかを選択するものであった。 Here, in the first embodiment, the capacitance of the primary side resonance capacitor C1 connected to the primary coil L1 is set to a fixed value, and the power supply frequency is set to the first to fourth power supply according to the arrangement of the secondary coil L2. One of the operating frequencies fp1 to fp4 was selected.
これに対して、第2実施形態では、給電用周波数を1つに固定し、2次コイルL2の配置態様に応じてコンデンサ回路の容量(共振パラメータ)を調整するものである。
つまり、例えば固定の給電周波数を第1給電用周波数fp1とする。そして、図3(a)に示す配置態様のとき、第1給電用周波数fp1の高周波電流で1次コイルL1を励磁駆動しているとき、第1給電用周波数fp1が機器E側からみた共振周波数と一致していて、効率の高い給電が行われものとする。
On the other hand, in the second embodiment, the feeding frequency is fixed to one and the capacitance (resonance parameter) of the capacitor circuit is adjusted according to the arrangement mode of the secondary coil L2.
That is, for example, the fixed power supply frequency is set as the first power supply frequency fp1. 3A, when the primary coil L1 is excited and driven with a high-frequency current of the first power supply frequency fp1, the first power supply frequency fp1 is the resonance frequency viewed from the device E side. It is assumed that high-efficiency power feeding is performed.
従って、2次コイルL2が、図3(a)から図3(b)に示す配置態様になるときには、1次コイルL1と2次コイルL2との間の漏れ磁束(結合係数)が大きくなる。その結果、1次コイルL1側の1次側回路は、2次コイルL2側の2次側回路と整合(マッチング)しなくなる。 Therefore, when the secondary coil L2 is arranged as shown in FIGS. 3A to 3B, the leakage magnetic flux (coupling coefficient) between the primary coil L1 and the secondary coil L2 increases. As a result, the primary side circuit on the primary coil L1 side does not match (match) with the secondary side circuit on the secondary coil L2 side.
そこで、整合させるために、給電周波数は第1給電用周波数fp1と固定という条件では、漏れ磁束の増大によってインダクタンス成分の変動分を、1次コイルL1側の1次側回路に設けた共振コンデンサのキャパシタ成分にて補償すればよい。これによって、給電用高周波電流の周波数を変えないで、1次コイルL1側の1次側回路は、2次コイルL2側の2次側回路と整合して効率の高い給電が行われる。 Therefore, for the purpose of matching, under the condition that the power supply frequency is fixed to the first power supply frequency fp1, the fluctuation of the inductance component due to the increase of the leakage flux is caused by the resonance capacitor provided in the primary circuit on the primary coil L1 side. What is necessary is just to compensate by a capacitor component. As a result, the primary side circuit on the primary coil L1 side is matched with the secondary side circuit on the secondary coil L2 side without changing the frequency of the high frequency current for power supply, and highly efficient power feeding is performed.
そこで、第2実施形態は、配置態様に基づくインダクタンス成分の変動分を、1次側回路に設けた共振コンデンサのキャパシタ成分にて補償して、2次コイルL2が種々の態様で配置されても効率の高い給電ができるようにしたものである。 Therefore, in the second embodiment, even if the secondary coil L2 is arranged in various manners by compensating the variation of the inductance component based on the arrangement manner with the capacitor component of the resonance capacitor provided in the primary side circuit. It is designed to supply power with high efficiency.
以下、第2実施形態の詳細を図8及び図9に従って説明する。
第2実施形態では、説明の便宜上、第2〜第4給電用発振回路部22〜24を省略し第1給電用発振回路部21のみ使用するものとする。従って、選択回路部26の各選択スイッチ回路26aは、第1給電用周波数fp1の高周波電流と存在検知用周波数fsのいずれか選択する回路となり、システム制御部27にて制御されるのとする。
Details of the second embodiment will be described below with reference to FIGS.
In the second embodiment, for convenience of explanation, the second to fourth power feeding oscillation circuit units 22 to 24 are omitted, and only the first power feeding oscillation circuit unit 21 is used. Therefore, each selection switch circuit 26a of the selection circuit unit 26 is a circuit that selects either the high-frequency current of the first power feeding frequency fp1 or the presence detection frequency fs and is controlled by the system control unit 27.
(共振コンデンサ回路40)
図8に示すように、共振コンデンサ回路40は、各電流検出回路31と各1次コイルL1の間にそれぞれ設けられている。図9に示すように、各共振コンデンサ回路40は、第1〜第5共振回路41〜45を並列に接続して構成されている。
(Resonant capacitor circuit 40)
As shown in FIG. 8, the resonant capacitor circuit 40 is provided between each current detection circuit 31 and each primary coil L1. As shown in FIG. 9, each resonance capacitor circuit 40 is configured by connecting first to fifth resonance circuits 41 to 45 in parallel.
(第1共振回路41)
図9において、第1共振回路41は、第1双方向スイッチQaと第1共振コンデンサCaの直列回路である。第1双方向スイッチQaは、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスであって、システム制御部27からの切換信号にてオンオフ制御される。
(First resonance circuit 41)
In FIG. 9, the first resonance circuit 41 is a series circuit of a first bidirectional switch Qa and a first resonance capacitor Ca. The first bidirectional switch Qa is a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate, and is ON / OFF controlled by a switching signal from the system control unit 27.
第1双方向スイッチQaは、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、第1共振コンデンサCaを介して電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を可能にする。反対に、第1双方向スイッチQaは、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を遮断する。 The first bidirectional switch Qa enables conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 via the first resonance capacitor Ca when an ON signal switching signal is input to the two gate terminals. To do. On the other hand, the first bidirectional switch Qa cuts off the conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 when both of the two gate terminals receive an OFF signal switching signal.
第1共振コンデンサCaの容量は、図3(a)に示す配置態様で2次コイルL2が配置された状態であって第1給電用周波数fp1の高周波電流にて該1次コイルL1を駆動励磁する場合に選択される値に設定されている。つまり、第1共振コンデンサCaの容量は、図3(a)に示す配置態様で第1給電用周波数fp1の高周波電流にて1次コイルL1を駆動励磁したとき、給電装置1側の1次側回路を機器E側の2次側回路と整合させる容量である。 The capacity of the first resonance capacitor Ca is a state in which the secondary coil L2 is arranged in the arrangement mode shown in FIG. 3A, and the primary coil L1 is driven and excited by a high-frequency current of the first power feeding frequency fp1. It is set to the value selected when you want to. That is, the capacity of the first resonance capacitor Ca is such that the primary side on the power feeding device 1 side is driven when the primary coil L1 is driven and excited by the high frequency current of the first power feeding frequency fp1 in the arrangement mode shown in FIG. It is a capacity for matching the circuit with the secondary circuit on the device E side.
(第2共振回路42)
図9において、第2共振回路42は、第2双方向スイッチQbと第2共振コンデンサCbの直列回路である。第2双方向スイッチQbは、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスであって、システム制御部27からの切換信号にてオンオフ制御される。
(Second resonance circuit 42)
In FIG. 9, the second resonance circuit 42 is a series circuit of a second bidirectional switch Qb and a second resonance capacitor Cb. The second bidirectional switch Qb is a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate, and is ON / OFF controlled by a switching signal from the system control unit 27.
第2双方向スイッチQbは、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、第2共振コンデンサCbを介して電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を可能にする。反対に、第2双方向スイッチQbは、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を遮断する。 The second bidirectional switch Qb enables conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 via the second resonant capacitor Cb when an ON signal switching signal is input to the two gate terminals. To do. On the other hand, the second bidirectional switch Qb cuts off the conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 when the off signal switching signal is input to the two gate terminals.
第2共振コンデンサCbの容量は、図3(b)に示す配置態様で2次コイルL2が配置された状態であって第1給電用周波数fp1の高周波電流にて該1次コイルL1を駆動励磁する場合に選択される値に設定されている。つまり、第2共振コンデンサCbの容量は、図3(b)に示す配置態様で第1給電用周波数fp1の高周波電流にて1次コイルL1を駆動励磁したとき、給電装置1側の1次側回路を機器E側の2次側回路と整合させる容量である。 The capacity of the second resonant capacitor Cb is a state in which the secondary coil L2 is arranged in the arrangement mode shown in FIG. 3B, and the primary coil L1 is driven and excited by a high-frequency current of the first feeding frequency fp1. It is set to the value selected when you want to. That is, the capacity of the second resonance capacitor Cb is the primary side on the power feeding device 1 side when the primary coil L1 is driven and excited with the high frequency current of the first power feeding frequency fp1 in the arrangement mode shown in FIG. It is a capacity for matching the circuit with the secondary circuit on the device E side.
(第3共振回路43)
図9において、第3共振回路43は、第3双方向スイッチQcと第3共振コンデンサCcの直列回路である。第3双方向スイッチQcは、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスであって、システム制御部27からの切換信号にてオンオフ制御される。
(Third resonant circuit 43)
In FIG. 9, the third resonance circuit 43 is a series circuit of a third bidirectional switch Qc and a third resonance capacitor Cc. The third bidirectional switch Qc is a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate, and is ON / OFF controlled by a switching signal from the system control unit 27.
第3双方向スイッチQcは、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、第3共振コンデンサCcを介して電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を可能にする。反対に、第3双方向スイッチQcは、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を遮断する。 The third bidirectional switch Qc enables conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 via the third resonance capacitor Cc when an ON signal switching signal is input to the two gate terminals. To do. On the other hand, the third bidirectional switch Qc cuts off the conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 when both OFF gate switching signals are input to the two gate terminals.
第3共振コンデンサCcの容量は、図3(c)に示す配置態様で2次コイルL2が配置された状態であって第1給電用周波数fp1の高周波電流にて該1次コイルL1を駆動励磁する場合に選択される値に設定されている。つまり、第3共振コンデンサCcの容量は、図3(c)に示す配置態様で第1給電用周波数fp1の高周波電流にて1次コイルL1を駆動励磁したとき、給電装置1側の1次側回路を機器E側の2次側回路と整合させる容量である。 The capacity of the third resonance capacitor Cc is a state in which the secondary coil L2 is arranged in the arrangement shown in FIG. 3C, and the primary coil L1 is driven and excited by a high-frequency current of the first power feeding frequency fp1. It is set to the value selected when you want to. That is, the capacity of the third resonance capacitor Cc is equal to the primary side on the power feeding device 1 side when the primary coil L1 is driven and excited with the high frequency current of the first power feeding frequency fp1 in the arrangement mode shown in FIG. It is a capacity for matching the circuit with the secondary circuit on the device E side.
(第4共振回路44)
図9において、第4共振回路44は、第4双方向スイッチQdと第4共振コンデンサCdの直列回路である。第4双方向スイッチQdは、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスであって、システム制御部27からの切換信号にてオンオフ制御される。
(Fourth resonance circuit 44)
In FIG. 9, the fourth resonance circuit 44 is a series circuit of a fourth bidirectional switch Qd and a fourth resonance capacitor Cd. The fourth bidirectional switch Qd is a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate, and is ON / OFF controlled by a switching signal from the system control unit 27.
第4双方向スイッチQdは、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、第4共振コンデンサCdを介して電流検出回路31と1次コイルL1の導通を可能にする。反対に、第4双方向スイッチQdは、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を遮断する。 The fourth bidirectional switch Qd enables conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 via the fourth resonance capacitor Cd when both ON signal switching signals are input to the two gate terminals. On the other hand, the fourth bidirectional switch Qd cuts off the conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 when both of the two gate terminals receive OFF signal switching signals.
第4共振コンデンサCdの容量は、図3(d)に示す配置態様で2次コイルL2が配置された状態であって第1給電用周波数fp1の高周波電流にて該1次コイルL1を駆動励磁する場合に選択される値に設定されている。つまり、第4共振コンデンサCdの容量は、図3(d)に示す配置態様で第1給電用周波数fp1の高周波電流にて1次コイルL1を駆動励磁したとき、給電装置1側の1次側回路を機器E側の2次側回路と整合させる容量である。 The capacity of the fourth resonance capacitor Cd is the state in which the secondary coil L2 is arranged in the arrangement shown in FIG. 3D, and the primary coil L1 is driven and excited by a high-frequency current of the first power feeding frequency fp1. It is set to the value selected when you want to. That is, the capacity of the fourth resonance capacitor Cd is the primary side on the power feeding device 1 side when the primary coil L1 is driven and excited by the high frequency current of the first power feeding frequency fp1 in the arrangement mode shown in FIG. It is a capacity for matching the circuit with the secondary circuit on the device E side.
(第5共振回路45)
図9において、第5共振回路45は、第5双方向スイッチQeと第5共振コンデンサCeの直列回路である。第5双方向スイッチQeは、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチデバイスであって、システム制御部27からの切換信号にてオンオフ制御される。
(Fifth resonance circuit 45)
In FIG. 9, the fifth resonance circuit 45 is a series circuit of a fifth bidirectional switch Qe and a fifth resonance capacitor Ce. The fifth bidirectional switch Qe is a GaN (gallium nitride) bidirectional switch device having a double gate, and is ON / OFF controlled by a switching signal from the system control unit 27.
第5双方向スイッチQeは、2つのゲート端子に共にオン信号の切換信号が入力されたとき、第5共振コンデンサCeを介して電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を可能にする。反対に、第5双方向スイッチQeは、2つのゲート端子に共にオフ信号の切換信号が入力されたとき、電流検出回路31と1次コイルL1との間の導通を遮断する。 The fifth bidirectional switch Qe enables conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 via the fifth resonance capacitor Ce when both ON signal switching signals are input to the two gate terminals. To do. On the other hand, the fifth bidirectional switch Qe cuts off the conduction between the current detection circuit 31 and the primary coil L1 when both of the two gate terminals receive an OFF signal switching signal.
第5共振コンデンサCeの容量は、機器E(2次コイルL2)が載置されていない状態であって存在検知用周波数fsの高周波電流にて該1次コイルL1を駆動励磁する場合に選択される値に設定されている。つまり、第5共振コンデンサCeの容量は、何も載置されていない配置態様で存在検知用周波数fsの高周波電流にて1次コイルL1を駆動励磁したとき、給電装置1側の1次側回路を整合させる容量である。 The capacitance of the fifth resonance capacitor Ce is selected when the device E (secondary coil L2) is not placed and the primary coil L1 is driven and excited with a high-frequency current of the presence detection frequency fs. Value is set. That is, when the primary coil L1 is driven and excited by the high frequency current of the presence detection frequency fs in the arrangement mode in which nothing is placed, the capacity of the fifth resonance capacitor Ce is the primary side circuit on the power feeding device 1 side. Is the capacity to match.
そして、第1〜第4共振回路41〜44は、当該1次コイルL1を使って給電するとき、その2次コイルL2の配置態様によって、システム制御部27からの切換信号により、いずれか1つ選択される。そして、選択された共振回路を介して1次コイルL1に第1給電用周波数fp1の高周波電流が供給される。 And, when the first to fourth resonance circuits 41 to 44 are fed using the primary coil L1, any one of the first to fourth resonance circuits 41 to 44 is determined by a switching signal from the system control unit 27 depending on the arrangement of the secondary coil L2. Selected. Then, a high-frequency current having the first power feeding frequency fp1 is supplied to the primary coil L1 through the selected resonance circuit.
また、第5共振回路45は、当該1次コイルL1に機器E(2次コイルL2)が載置されたかどうか検知するとき、システム制御部27からの切換信号により選択される。そして、選択された第5共振コンデンサCeを介して1次コイルL1に存在検知用周波数fsの高周波電流が供給される。 The fifth resonance circuit 45 is selected by a switching signal from the system control unit 27 when detecting whether or not the device E (secondary coil L2) is placed on the primary coil L1. Then, the high frequency current of the presence detection frequency fs is supplied to the primary coil L1 through the selected fifth resonance capacitor Ce.
なお、第1〜第5共振コンデンサCa〜Ceの値は、予め試験、実験又は計算等で求めた値である。
次に、第2実施形態の給電装置1の作用を説明する。
In addition, the value of 1st-5th resonance capacitor Ca-Ce is the value calculated | required by the test, experiment, calculation, etc. previously.
Next, the effect | action of the electric power feeder 1 of 2nd Embodiment is demonstrated.
第2実施形態も、第1実施形態と同様に、24個全ての1次コイルL1について、順番に存在検知用周波数fsの高周波電流を励磁駆動させて、システム制御部27は、順番に各1次コイルL1に機器Eが載置されているかどうか判定する。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the high-frequency current of the presence detection frequency fs is sequentially excited and driven for all 24 primary coils L1, and the system control unit 27 sequentially sets each 1 It is determined whether or not the device E is placed on the next coil L1.
そして、機器Eが図3(a)の配置態様で載置されていると、システム制御部27は、第1給電用発振回路部21と選択回路部26を制御するとともに、第1共振回路41の第1共振コンデンサCaを選択制御する。第1給電用周波数fp1の高周波電流は、第1共振コンデンサCaを介して正対している1次コイルL1を励磁する。 When the device E is placed in the arrangement mode of FIG. 3A, the system control unit 27 controls the first power feeding oscillation circuit unit 21 and the selection circuit unit 26 and also the first resonance circuit 41. The first resonance capacitor Ca is selectively controlled. The high-frequency current having the first power feeding frequency fp1 excites the primary coil L1 that is directly opposed via the first resonance capacitor Ca.
これによって、給電装置1側の1次側回路と機器E側の2次側回路が整合し、1次コイルL1と正対した2次コイルL2は、高効率の2次電力を出力する。
また、機器Eが図3(b)の配置態様で載置されていると、システム制御部27は、第1給電用発振回路部21と選択回路部26を制御するとともに、第2共振回路42の第2共振コンデンサCbを選択制御する。第1給電用周波数fp1の高周波電流は、第2共振コンデンサCbを介して2次コイルL2が跨っている2つの1次コイルL1を励磁する。
As a result, the primary circuit on the power feeding device 1 side matches the secondary circuit on the device E side, and the secondary coil L2 facing the primary coil L1 outputs highly efficient secondary power.
3B, the system control unit 27 controls the first power supply oscillation circuit unit 21 and the selection circuit unit 26, and the second resonance circuit 42. The second resonance capacitor Cb is selectively controlled. The high-frequency current of the first power feeding frequency fp1 excites the two primary coils L1 across the secondary coil L2 via the second resonance capacitor Cb.
これによって、給電装置1側の1次側回路と機器E側の2次側回路が整合し、2つの1次コイルL1と跨っている2次コイルL2は、高効率の2次電力を出力する。
また、機器Eが図3(c)の配置態様で載置されていると、システム制御部27は、第1給電用発振回路部21と選択回路部26を制御するとともに、第3共振回路43の第3共振コンデンサCcを選択制御する。第1給電用周波数fp1の高周波電流は、第3共振コンデンサCcを介して2次コイルL2が跨っている3つの1次コイルL1を励磁する。
As a result, the primary circuit on the power feeding device 1 side matches the secondary circuit on the device E side, and the secondary coil L2 straddling the two primary coils L1 outputs high-efficiency secondary power. .
Further, when the device E is placed in the arrangement mode of FIG. 3C, the system control unit 27 controls the first power feeding oscillation circuit unit 21 and the selection circuit unit 26, and the third resonance circuit 43. The third resonance capacitor Cc is selectively controlled. The high-frequency current having the first power feeding frequency fp1 excites the three primary coils L1 across the secondary coil L2 via the third resonance capacitor Cc.
これによって、給電装置1側の1次側回路と機器E側の2次側回路が整合し、3つの1次コイルL1と跨っている2次コイルL2は、高効率の2次電力を出力する。
また、機器Eが図3(d)の配置態様で載置されていると、システム制御部27は、第1給電用発振回路部21と選択回路部26を制御するとともに、第4共振回路44の第4共振コンデンサCdを選択制御する。第1給電用周波数fp1の高周波電流は、第4共振コンデンサCdを介して2次コイルL2が跨っている4つの1次コイルL1を励磁する。
As a result, the primary circuit on the power feeding device 1 side matches the secondary circuit on the device E side, and the secondary coil L2 straddling the three primary coils L1 outputs highly efficient secondary power. .
Further, when the device E is placed in the arrangement mode of FIG. 3D, the system control unit 27 controls the first power feeding oscillation circuit unit 21 and the selection circuit unit 26, and the fourth resonance circuit 44. The fourth resonance capacitor Cd is selectively controlled. The high frequency current of the first power feeding frequency fp1 excites the four primary coils L1 across the secondary coil L2 via the fourth resonance capacitor Cd.
これによって、給電装置1側の1次側回路と機器E側の2次側回路が整合し、4つの1次コイルL1と跨っている2次コイルL2は、高効率の2次電力を出力する。
しかも、各共振コンデンサ回路40は、それぞれ他と独立して第1〜第4共振コンデンサCa〜Cdのいずれかを選択できる。そのため、載置面3に複数の機器Eが同時に配置された場合、それぞれの機器Eに対して、共振コンデンサ回路40の容量(共振パラメータ)をそれぞれ独立に変更できことから効率の高い給電を行うことができる。
As a result, the primary circuit on the power feeding device 1 side matches the secondary circuit on the device E side, and the secondary coil L2 straddling the four primary coils L1 outputs highly efficient secondary power. .
Moreover, each resonance capacitor circuit 40 can select any one of the first to fourth resonance capacitors Ca to Cd independently of each other. Therefore, when a plurality of devices E are simultaneously arranged on the mounting surface 3, highly efficient power feeding is performed because the capacitance (resonance parameter) of the resonance capacitor circuit 40 can be independently changed for each device E. be able to.
また、本実施形態では、各1次コイルL1に対してそれぞれ専用の給電用発振回路部を設けずに、第1給電用発振回路部21の1つの給電用発振回路部を共有した。しかも、共振コンデンサ回路40に設けた第1〜第5共振回路41〜45は、5個の第1〜第5双方向スイッチQa〜Qeと第1〜第5共振コンデンサCa〜Ceからなる単純で小規模回路で構成した。これによって、回路規模を小さくでき、装置全体を小型化することができる。 Further, in the present embodiment, one power supply oscillation circuit unit of the first power supply oscillation circuit unit 21 is shared without providing a dedicated power supply oscillation circuit unit for each primary coil L1. In addition, the first to fifth resonance circuits 41 to 45 provided in the resonance capacitor circuit 40 are simply composed of five first to fifth bidirectional switches Qa to Qe and first to fifth resonance capacitors Ca to Ce. Consists of a small circuit. As a result, the circuit scale can be reduced and the entire apparatus can be reduced in size.
次に、上記のように構成した第2実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記第2実施形態によれば、第1給電用周波数fp1の高周波電流で機器Eに給電をする場合、機器Eの配置態様毎に共振コンデンサ回路40の容量を、給電装置側の1次回路と機器E側の2次回路が整合するように変更した。
Next, the effect of 2nd Embodiment comprised as mentioned above is described below.
(1) According to the second embodiment, when power is supplied to the device E with the high-frequency current having the first power supply frequency fp1, the capacitance of the resonant capacitor circuit 40 is set to 1 on the power supply device side for each arrangement mode of the device E. The secondary circuit and the secondary circuit on the device E side were changed to match.
詳述すると、機器Eの配置態様に応じて、容量の異なる第1〜第4共振コンデンサCa〜Cdのいずれかを選択して給電装置側の1次回路と機器E側の2次回路が整合するように変更して、機器Eに給電を行った。 Specifically, depending on the arrangement mode of the device E, one of the first to fourth resonance capacitors Ca to Cd having different capacities is selected, and the primary circuit on the power feeding device side matches the secondary circuit on the device E side. The device E was supplied with power.
従って、機器Eは、配置態様に応じて効率の高い給電を受けることができる。
(2)上記第2実施形態によれば、24個の各1次コイルL1は、それぞれ専用の給電用高周波発振回路部を設けず、1つの第1給電用発振回路部21を共用したので回路規模が小さくなり、装置全体が小型化できるとともに、コストダウンを図ることができる。
Accordingly, the device E can receive highly efficient power supply according to the arrangement mode.
(2) According to the second embodiment, each of the 24 primary coils L1 is not provided with a dedicated high-frequency oscillation circuit unit for power supply, and the circuit for the first power-supply oscillation circuit unit 21 is shared. The scale can be reduced, the entire apparatus can be reduced in size, and the cost can be reduced.
しかも、各共振コンデンサ回路40は、それぞれ他と独立して第1〜第4共振コンデンサCa〜Cdのいずれかを選択できるため、載置面3に複数の機器Eが同時に配置されても、それぞれの機器Eに対して効率の高い給電を行うことができる。 Moreover, since each resonance capacitor circuit 40 can select any one of the first to fourth resonance capacitors Ca to Cd independently of each other, even if a plurality of devices E are simultaneously arranged on the placement surface 3, respectively. It is possible to perform highly efficient power supply to the device E.
(3)上記第2実施形態によれば、24個の各1次コイルL1は、1つの存在検知用発振回路部25を共用したので回路規模が小さくなり、装置全体が小型化でき、さらにコストダウンを図ることができる。 (3) According to the second embodiment, each of the 24 primary coils L1 shares one existence detecting oscillation circuit unit 25, so the circuit scale is reduced, the entire apparatus can be reduced in size, and the cost is further reduced. You can go down.
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記第1実施形態では、4個の第1〜第4給電用発振回路部21〜24を設けた。しかし、より給電効率を上げるために、1次コイルL1に対する2次コイルL2の配置の態様をより細分化し、その細分化した数だけ追加して、追加した数の給電用発振回路部を形成して実施してもよい。また、反対に、2個又は3個で実施してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the first embodiment, four first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 24 are provided. However, in order to further increase the power supply efficiency, the arrangement of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 is further subdivided, and the number of subdivided numbers is added to form an additional number of power supply oscillation circuit units. May be implemented. On the contrary, it may be implemented by two or three.
○上記第2実施形態では、4個の第1〜第4共振回路41〜44(第1〜第4共振コンデンサCa〜Cd)を設けた。しかし、より給電効率を上げるために、1次コイルL1に対する2次コイルL2の配置の態様をより細分化し、その細分化した数だけ追加して、追加した数の共振回路を形成して実施してもよい。また、反対に、2個又は3個で実施してもよい。 In the second embodiment, four first to fourth resonance circuits 41 to 44 (first to fourth resonance capacitors Ca to Cd) are provided. However, in order to increase the power supply efficiency, the arrangement of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 is further subdivided, and the number of subdivided numbers is added to form an additional number of resonance circuits. May be. On the contrary, it may be implemented by two or three.
○上記第1実施形態において、選択回路部26は、各選択スイッチ回路26aを5個の第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5で構成して第1〜第4給電用発振回路部21〜24及び存在検知用発振回路部25のいずれかを選択させるように構成した。しかし、これに限定されるものではない。要は、選択回路部26にて、各1次コイルL1に対して、同時に他の1次コイルL1と同じ給電周波数や異なる給電周波数の高周波電流にて励磁駆動させることができる選択回路であればよい。 In the first embodiment, the selection circuit unit 26 includes each of the selection switch circuits 26a including five first to fifth bidirectional switches Q1 to Q5, and the first to fourth power feeding oscillation circuit units 21 to 21 are configured. 24 and the presence detection oscillation circuit section 25 are selected. However, it is not limited to this. The point is that the selection circuit unit 26 can perform excitation driving for each primary coil L1 at the same time with a high-frequency current having the same power supply frequency or a different power supply frequency as the other primary coils L1. Good.
○上記第2実施形態において、共振コンデンサ回路40は、第1〜第5共振回路41〜45の5個の第1〜第5双方向スイッチQa〜Qeを開閉させて共振パラメータの容量を選択させるように構成した。しかし、これに限定されるものではない。要は、共振コンデンサ回路40が、それぞれ他の共振コンデンサ回路40と独立して種々の容量が選択できる回路であればよい。 In the second embodiment, the resonance capacitor circuit 40 opens and closes the five first to fifth bidirectional switches Qa to Qe of the first to fifth resonance circuits 41 to 45 to select the resonance parameter capacitance. It was configured as follows. However, it is not limited to this. In short, the resonance capacitor circuit 40 may be any circuit that can select various capacitances independently of the other resonance capacitor circuits 40.
○上記各実施形態では、2次元方向に1次コイルL1を並設した給電装置1であった。これを、1次元方向に1次コイルL1を並設した給電装置に応用してもよい。この場合、例えば、図3(a)に示す2次コイルL2が1つの1次コイルL1に対して正対している場合と図3(b)に示す2次コイルL2が2つの1次コイルL1を跨いでいる場合とが想定される。従って、第1給電用周波数fp1の高周波電流を生成する第1給電用発振回路部21と、第2給電用周波数fp2の高周波電流を生成する第2給電用発振回路部22の2つを設けることになる。 In each of the above embodiments, the power feeding device 1 has the primary coils L1 arranged in parallel in the two-dimensional direction. You may apply this to the electric power feeder which arranged the primary coil L1 in parallel in the one-dimensional direction. In this case, for example, the case where the secondary coil L2 shown in FIG. 3A is directly opposed to one primary coil L1 and the case where the secondary coil L2 shown in FIG. 3B is two primary coils L1. The case where it straddles is assumed. Accordingly, the first power supply oscillation circuit unit 21 that generates a high-frequency current at the first power supply frequency fp1 and the second power supply oscillation circuit unit 22 that generates a high-frequency current at the second power supply frequency fp2 are provided. become.
勿論、より給電効率を上げるために、1次元方向に、1次コイルL1に対する2次コイルL2の配置の態様をより細分化し、その細分化した数だけ追加して、追加した数の給電用発振回路部を形成して実施してもよい。 Of course, in order to further increase the power supply efficiency, the arrangement of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1 is further subdivided in a one-dimensional direction, and the subdivided number is added, and the added number of oscillations for power supply is added. A circuit portion may be formed and implemented.
また、上記実施形態の給電装置1の筐体2を四角形状に形成したが、これに限定されるもではなく、その他の多角形状、円形状、楕円形状等で実施してもよい。
○上記各実施形態では、1次コイルL1を2次元方向であって格子状(マトリクス状)に並設した給電装置1であった。これを、隣接する左右両側の上下方向に並設した1次コイルL1の列を、上下方向に180度位相をずらしたジグザグ格子状に並設してもよい。この場合、2次コイルL2の1次コイルL1に対する相対配置の態様が、大きく分けて3通りある。つまり、2次コイルL2が1つの1次コイルL1に対して正対している場合、2次コイルL2が2つの1次コイルL1を跨いでいる場合、2次コイルL2が3つの1次コイルL1を跨いでいる場合の3つである。従って、給電用発振回路部は3つを設けることになる。
Moreover, although the housing | casing 2 of the electric power feeder 1 of the said embodiment was formed in square shape, it is not limited to this, You may implement in another polygonal shape, circular shape, elliptical shape, etc.
In each of the above embodiments, the power supply device 1 has the primary coils L1 arranged in a two-dimensional direction and in a lattice shape (matrix shape). Alternatively, adjacent rows of primary coils L1 arranged in parallel in the vertical direction on both the left and right sides may be arranged in a zigzag lattice pattern with the phase shifted by 180 degrees in the vertical direction. In this case, there are roughly three modes of the relative arrangement of the secondary coil L2 with respect to the primary coil L1. That is, when the secondary coil L2 is directly opposed to one primary coil L1, when the secondary coil L2 straddles two primary coils L1, the secondary coil L2 is three primary coils L1. It is three when straddling. Therefore, three power supply oscillation circuit units are provided.
○上記各実施形態では、電流検出回路31の電流検出信号(1次電流)に基づいて出力検出回路32が機器E(2次コイルL2)の有無を検知した。これを、例えば、載置面3の各給電エリアARにフォトセンサを配設して、載置される機器Eの有無を検知するようにしてもよい。 In the above embodiments, the output detection circuit 32 detects the presence or absence of the device E (secondary coil L2) based on the current detection signal (primary current) of the current detection circuit 31. For example, a photo sensor may be provided in each power supply area AR of the placement surface 3 to detect the presence or absence of the device E to be placed.
○上記第2実施形態では、共振コンデンサ回路40は、1次コイルL1に対して直列に接続した構成であったが、これを1次コイルL1に対して並列にして接続して実施してもよい。 In the second embodiment, the resonant capacitor circuit 40 is connected in series to the primary coil L1, but may be implemented by connecting it in parallel to the primary coil L1. Good.
○上記各実施形態では、第1〜第5双方向スイッチQ1〜Q5及び第1〜第5双方向スイッチQa〜Qeを、ダブルゲートを有したGaN(窒化ガリウム)双方向スイッチングデバイスにて構成した。これら双方向性スイッチを、ダイオードと絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)の直列回路を、2つそれぞれ互いに極性の向きを変えて並列に接続して構成してもよい。また、これら双方向性スイッチを、NチャネルパワーMOSトランジスタとPチャネルパワーMOSトランジスタ直列に接続して構成してもよい。 In each of the above embodiments, the first to fifth bidirectional switches Q1 to Q5 and the first to fifth bidirectional switches Qa to Qe are configured by GaN (gallium nitride) bidirectional switching devices having double gates. . These bidirectional switches may be configured by connecting two series circuits of a diode and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) in parallel with their polar directions changed from each other. These bidirectional switches may be configured by connecting an N-channel power MOS transistor and a P-channel power MOS transistor in series.
○上記第1実施形態において、1次コイルL1と1次回路を構成する1次側共振コンデンサC1を、第2実施形態の共振コンデンサ回路40に代えて実施してもよい。このとき、例えば、各共振コンデンサ回路40の第1〜第4共振回路41〜44は、第1〜第4給電用周波数fp1〜fp4に対応してそれぞれ設けることが好ましい。これによって、より効率のよい給電が行える。 In the first embodiment, the primary side resonance capacitor C1 that forms the primary circuit with the primary coil L1 may be replaced with the resonance capacitor circuit 40 of the second embodiment. At this time, for example, the first to fourth resonance circuits 41 to 44 of each resonance capacitor circuit 40 are preferably provided corresponding to the first to fourth power feeding frequencies fp1 to fp4, respectively. As a result, more efficient power feeding can be performed.
1…非接触給電装置(給電装置)、2…筐体、3…載置面、10…受電回路、11…整流回路、12…通信回路、21〜24…第1〜第4給電用発振回路部(給電用高周波発振手段)、21a〜24a…第1〜第4ドライブ回路、21b〜24b…第1〜第4インバータ回路、25…存在検知用発振回路部(存在検知手段、存在検知用発振手段)、26…選択回路部(選択手段)、26a…選択スイッチ回路、27…システム制御部(配置態様特定手段、制御手段)、31…電流検出回路(存在検知手段)、32…出力検出回路(存在検知手段)、33…信号抽出回路、40…共振コンデンサ回路(可変共振回路)、41〜45…第1〜第5共振回路、E…電気機器(機器)、AR…給電エリア、L1…1次コイル、L2…2次コイル、C1,C2…1次側及び2次側共振コンデンサ、Ca〜Ce…第1〜第5共振コンデンサ、fp1〜fp4…第1〜第4給電用周波数、fs…存在検知用周波数、CT1〜CT5…第1〜第5制御信号、Q1〜Q5…第1〜第5双方向スイッチ、Qa〜Qe…第1〜第5双方向スイッチ(開閉スイッチ)、ID…機器認証信号、RQ…給電要求信号、EN…許可信号、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-contact electric power feeder (power feeder), 2 ... Housing, 3 ... Mounting surface, 10 ... Power receiving circuit, 11 ... Rectifier circuit, 12 ... Communication circuit, 21-24 ... Oscillator circuit for 1st-4th electric power feeding Parts (power supply high-frequency oscillation means), 21a to 24a ... 1st to 4th drive circuits, 21b to 24b ... 1st to 4th inverter circuits, 25 ... existence detection oscillation circuit part (presence detection means, presence detection oscillation) Means), 26 ... selection circuit section (selection means), 26a ... selection switch circuit, 27 ... system control section (arrangement mode specifying means, control means), 31 ... current detection circuit (presence detection means), 32 ... output detection circuit (Presence detecting means), 33 ... signal extraction circuit, 40 ... resonance capacitor circuit (variable resonance circuit), 41-45 ... first to fifth resonance circuits, E ... electric equipment (device), AR ... feed area, L1 ... Primary coil, L2 ... Secondary coil, C1 C2... Primary and secondary resonance capacitors, Ca to Ce, 1st to 5th resonance capacitors, fp1 to fp4, 1st to 4th power feeding frequency, fs ... Presence detection frequency, CT1 to CT5, 1st -5th control signal, Q1-Q5 ... 1st-5th bidirectional switch, Qa-Qe ... 1st-5th bidirectional switch (open / close switch), ID ... Device authentication signal, RQ ... Power supply request signal, EN ... Permission signal,
Claims (8)
周波数の異なる前記高周波電流をそれぞれ生成する前記1次コイルの数より少ない複数の給電用高周波発振手段と、
前記複数の1次コイル毎に、前記複数の給電用高周波発振手段のいずれかを選択しその選択した周波数の高周波電流を通電させる選択手段と、
前記各1次コイルの少なくとも1つに対向配置された前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定する配置態様特定手段と、
前記配置態様特定手段が特定した前記受電装置の2次コイルの配置態様に基づいて、前記複数の給電用高周波発振手段の高周波電流のいずれか1つを前記1次コイル毎に供給すべく前記選択手段を選択制御させる制御手段と
を有したことを特徴とした非接触給電装置。 When a plurality of primary coils that generate an alternating magnetic field when energized with a high-frequency current are arranged side by side in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction, and a power receiving device is disposed opposite to at least one of the primary coils, the primary coil A non-contact power feeding device in which a coil alone or in cooperation with another primary coil generates the alternating magnetic field to generate secondary power in the secondary coil of the power receiving device by electromagnetic induction. ,
A plurality of power supply high-frequency oscillation means less than the number of primary coils that respectively generate the high-frequency currents having different frequencies;
Selection means for selecting one of the plurality of high-frequency oscillation means for feeding and energizing a high-frequency current of the selected frequency for each of the plurality of primary coils;
An arrangement mode specifying means for specifying an arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device arranged to face at least one of the primary coils;
The selection to supply any one of the high-frequency currents of the plurality of high-frequency oscillation means for power supply to each primary coil based on the arrangement of the secondary coil of the power receiving device specified by the arrangement-specifying means. A non-contact power feeding apparatus comprising control means for selectively controlling the means.
前記選択手段は、前記1次コイル毎に選択スイッチ回路を有し、前記選択スイッチ回路は、前記複数の給電用高周波発振手段のいずれか1つを選択し、その選択した給電用高周波発振手段の給電用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することを特徴とした非接触給電装置。 The contactless power supply device according to claim 1,
The selection means includes a selection switch circuit for each primary coil, and the selection switch circuit selects any one of the plurality of power supply high-frequency oscillation means, and the selected power supply high-frequency oscillation means A non-contact power feeding device, wherein a high-frequency current having a power feeding frequency is passed through a primary coil.
前記配置態様特定手段は、前記1次コイル毎に受電装置の配置有無を検知する存在検知手段を設け、前記各存在検知手段の検知結果に基づいて、前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定することを特徴とした非接触給電装置。 In the non-contact electric power feeder of Claim 1 or 2,
The arrangement mode specifying unit includes a presence detection unit that detects the presence / absence of a power receiving device for each primary coil, and determines the arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device based on the detection result of each of the presence detection units. A non-contact power feeding device characterized by specifying.
前記存在検知手段は、存在検知用周波数の高周波電流を生成する存在検知用発振手段を有し、存在検知用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することによって、1次コイルに流れる電流に基づいて前記受電装置の有無を検知することを特徴とする非接触給電装置。 In the non-contact electric power feeder of Claim 3,
The presence detection means includes presence detection oscillation means for generating a high-frequency current having a presence detection frequency, and is based on a current flowing through the primary coil by passing the high-frequency current having the presence detection frequency through the primary coil. And detecting the presence or absence of the power receiving device.
前記複数の1次コイル毎に設けられ、前記1次コイルとともに給電装置側の1次回路を構成する可変共振回路と、
前記各1次コイルの少なくとも1つに対向配置された前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定する配置態様特定手段と、
前記配置態様特定手段が特定した前記受電装置の2次コイルの配置態様に基づいて、前記可変共振回路の共振パラメータを変更させる制御手段と
を有したことを特徴とする非接触給電装置。 When a plurality of primary coils that generate an alternating magnetic field when energized with a high-frequency current are arranged side by side in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction, and a power receiving device is disposed opposite to at least one of the primary coils, the primary coil A non-contact power feeding device in which a coil alone or in cooperation with another primary coil generates the alternating magnetic field to generate secondary power in the secondary coil of the power receiving device by electromagnetic induction. ,
A variable resonance circuit which is provided for each of the plurality of primary coils and forms a primary circuit on the power feeding device side together with the primary coil;
An arrangement mode specifying means for specifying an arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device arranged to face at least one of the primary coils;
A non-contact power feeding apparatus comprising: a control unit configured to change a resonance parameter of the variable resonance circuit based on an arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device specified by the arrangement mode specifying unit.
前記可変共振回路は、容量の異なるコンデンサがそれぞれ開閉スイッチと直列に接続され、その各直列回路が並列に接続されたものであって、前記各開閉スイッチが前記制御手段にて開閉制御されて前記共振パラメータの容量が変更されることを特徴とした非接触給電装置。 In the non-contact electric power feeder of Claim 5,
In the variable resonance circuit, capacitors having different capacities are connected in series with open / close switches, and the series circuits are connected in parallel, and the open / close switches are controlled to open and close by the control means. A non-contact power feeding device characterized in that a capacity of a resonance parameter is changed.
前記配置態様特定手段は、前記1次コイル毎に受電装置の配置有無を検知する存在検知手段を設け、前記各存在検知手段の検知結果に基づいて、前記受電装置の2次コイルの配置態様を特定することを特徴とした非接触給電装置。 In the non-contact electric power feeder of Claim 5 or 6,
The arrangement mode specifying unit includes a presence detection unit that detects the presence / absence of a power receiving device for each primary coil, and determines the arrangement mode of the secondary coil of the power receiving device based on the detection result of each of the presence detection units. A non-contact power feeding device characterized by specifying.
前記存在検知手段は、存在検知用周波数の高周波電流を生成する存在検知用発振手段を有し、存在検知用周波数の高周波電流を1次コイルに通電することによって、1次コイルに流れる電流に基づいて前記受電装置の有無を検知することを特徴とする非接触給電装置。 In the non-contact electric power feeder of Claim 7,
The presence detection means includes presence detection oscillation means for generating a high-frequency current having a presence detection frequency, and is based on a current flowing through the primary coil by passing the high-frequency current having the presence detection frequency through the primary coil. And detecting the presence or absence of the power receiving device.
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CN107069989A (en) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | A kind of non-contact electric energy and two-way signaling transmission method and system |
JP2017212854A (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-contact power supply system and non-contact power transmission system |
WO2023181338A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | Smc株式会社 | Wireless system |
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