特開 2022-94997 中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022094997

(43)【公開日】2022-06-28

(54)【発明の名称】中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/50 20160101AFI20220621BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20220621BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20220621BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20220621BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

H02J50/50

H02J50/10

H02J50/40

H02J50/12

H02J50/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020208061

(22)【出願日】2020-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(72)【発明者】

【氏名】井上 実

(57)【要約】

【課題】
送電装置及び受電装置の数が減少したり、余ったりしても、それらの装置を十分に活用可能な中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置を提供する。
【解決手段】
非接触で送電された電力を受電し、中継してさらに非接触で送電する中継コイル装置において、少なくとも一つ以上の受電コイルを備えた受電部と、前記受電コイルの数と異なる、一つ以上の送電コイルを備えた送電部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非接触で送電された電力を受電し、中継してさらに非接触で送電する中継コイル装置において、
少なくとも一つ以上の受電コイルを有する受電部と、
前記受電コイルの数と異なる、一つ以上の送電コイルを有する送電部と、
を備えた中継コイル装置。

【請求項2】

前記送電部は、前記受電コイルの数より少なくとも一つ以上多い前記送電コイルを有する、
請求項１に記載の中継コイル装置。

【請求項3】

前記受電部は、少なくとも二つ以上の前記受電コイルを有し、
前記送電部は、前記受電コイルの数よりも一つ以上少ない前記送電コイルを有する、
請求項１に記載の中継コイル装置。

【請求項4】

前記送電コイルは、前記受電部との接続を遮断するスイッチが設けられている、
請求項１から３いずれか一項に記載の中継コイル装置。

【請求項5】

非接触で電力を送電する少なくとも一つ以上の送電装置と、送電された電力を受電し、中継してさらに非接触で送電する中継コイル装置と、中継された電力を受電する少なくとも一つ以上の受電装置とを備えたワイヤレス給電装置において、
前記中継コイルは少なくとも一つ以上の受電コイルを有する受電部と、
前記受電コイルの数と異なる一つ以上の送電コイルを有する送電部と、
を備えたワイヤレス給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ワイヤレス給電装置では、送電距離を延ばすために、送電装置と受電装置の間に中継コイル装置を配するシステムが知られている。例えば、特許文献１には、送電装置の送電コイルと、受電装置の受電コイルの間に中継コイル装置を配置することにより、送電装置から送電された電力を、中継コイル装置が中継し、受電装置へと送電することにより、水平方向及び垂直方向へと給電領域を広げている。これにより、本来送電装置の送電面に対し、所定距離内で対面していなければならない受電装置は、中継コイルの形状に合わせて自由に配置可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－６８５０７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の中継コイルにおいては、一つの給電装置から、一つの受電装置へと電力を送電している。そのため、複数の受電装置に給電する場合、同じだけの数の中継コイル装置及び送電装置が必要となり、大型化や、コストの増加につながった。また、複数の送電装置を用意しても、受電側の機器の減少などにより、使用しない中継コイル装置、送電装置及び受電装置が発生するなどの無駄が生じていた。

【0005】

そこで、本発明は、送電装置及び受電装置の数が減ったり、余ったりしても、それらの装置を十分に活用可能な中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様による中継コイル装置は、非接触で送電された電力を受電し、中継してさらに非接触で送電する中継コイル装置において、少なくとも一つ以上の受電コイルを有する受電部と、前記受電コイルの数と異なる、一つ以上の送電コイルを有する送電部を備える。

【0007】

この態様によれば、送電装置と受電装置の数が一致していなくても、中継コイル装置によって、電力を分岐または集約することにより、全ての送電装置から、全ての受電装置に送電が可能となり、送電装置及び受電装置に余りが生じない。

【0008】

上記態様において、前記送電部は、前記受電コイルの数より少なくとも一つ以上多い前記送電コイルを有していてもよい。

【0009】

この態様によれば、中継コイル装置によって電力を分岐させることが可能となり、送電装置より多い数の受電装置に送電が可能となる。

【0010】

上記態様において、前記受電部は、少なくとも二つ以上の前記受電コイルを有し、前記送電部は、前記受電コイルの数よりも一つ以上少ない前記送電コイルを有していてもよい。

【0011】

この態様によれば、中継コイル装置によって電力を集約させることが可能となり、複数の送電装置から、送電装置より少ない数の受電装置に送電が可能となり、かつ、一台の送電装置で送電するよりも大きな電力で送電可能となり、受電装置に接続されている負荷に大きな電力で送電が可能となる。

【0012】

上記態様において、前記送電コイルは、前記受電部との接続を遮断するスイッチが設けられていてもよい。

【0013】

この態様によれば、中継コイル装置が複数の送電コイルを備えているにも関わらず、全ての送電コイルに相対する受電機器が無い場合に、送電コイルに無負荷電力が印加されるのを防ぐことができ、送電装置内の素子に負担を掛けることが無くなる。、送電装置に無負荷電力が印加されて、送電装置内の素子に負担を掛けることがなくなる。

【0014】

本発明の一態様によるワイヤレス給電装置は、非接触で電力を送電する少なくとも一つ以上の送電装置と、送電された電力を受電し、中継してさらに非接触で送電する中継コイル装置と、中継された電力を受電する少なくとも一つ以上の受電装置とを備えたワイヤレス給電装置において、前記中継コイルは少なくとも一つ以上の受電コイルを有する受電部と、前記受電コイルの数と異なる一つ以上の送電コイルを有する送電部とを備える。

【0015】

この態様によれば、送電装置と受電装置の数が一致していなくても、中継コイル装置によって、電力を分岐または集約することにより、全ての送電装置から、全ての受電装置に送電が可能となり、送電装置及び受電装置に余りが生じない。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、送電装置及び受電装置の数が減ったり、余ったりしても、それらの装置を十分に活用可能な中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る、受電装置が送電装置より多い場合の非接触給電システムの一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る、図１の中継コイル装置の回路構成を示す回路図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る、受電装置が送電装置より少ない場合の非接触給電システムの一例を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係る、図３の中継コイル装置の回路構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

【0019】

図１を参照して、本発明の一実施形態に係るワイヤレス給電システム１００について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤレス給電システム１００の概略を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るワイヤレス給電システム１００は、送電装置１、中継コイル装置２、受電装置３、受電装置４を備え、送電装置に対して受電装置の数が多い構成となる。

【0020】

送電装置１は、電力を非接触で送電するための装置であり、送電ユニット１１、送電コイル１２、通信部１３、制御部１４を備える。なお、非接触での送電方式は、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、マイクロ波放電方式等、送電方式は問わないものとする。

【0021】

送電ユニット１１は、交流電源と電力変換部を備え、交流電源から発せられる交流電力を電力変換部で高周波電力へ変換して出力する。

【0022】

送電コイル１２は送電ユニット１１から出力された高周波電力が印加され、電磁波を発生させることで、所定距離離れた対面に配置された中継コイル装置２の受電コイル２１に電力を送電する。なお、送電コイル１２はスイッチを設けていて、当該スイッチは送電ユニット１１から出力された電力を接続または遮断することで、送電の開始または停止を行う。

【0023】

通信部１３は、赤外線通信等の無線通信機器であり、制御部１４からの通知に従って、中継コイル装置２の通信部２２に対して送電開始または送電停止の信号を出力する。また、通信部１３は、中継コイル２の通信部２２からの返信をもって通信成功、失敗を判断し、その結果を制御部１４に通知する。

【0024】

制御部１４は、非接触の送電の開始と停止を制御する機器であり、送電コイル１２からの高周波電力の出力を開始または停止するとともに、通信部１３に送電開始または送電停止の信号を出力するように通知する。なお、通信部１３が、通信失敗の通知を受け取った場合、送電コイル１２のスイッチを遮断し、送電前であれば送電開始を取りやめ、送電中であれば送電を停止しても良い。

【0025】

中継コイル装置２は、非接触で送電された電力を中継するための装置であり、受電コイル２１、送電コイル２３、２５、通信部２２、２４、２６、制御部２７を備える。

【0026】

受電コイル２１は、送電コイル１２から送電された電力を受電する。受電コイル２１は、送電装置１の送電コイル１２と所定距離離れた対面に配置される。また、受電コイル２１には、並列に接続された送電コイル２３、２５が接続され、受電した電力がそれぞれの送電コイルに印加される。送電コイル２３、２５は、電力が印加されると電磁波を発生させ、送電コイル２３は受電装置３の受電コイル３２に、送電コイル２５は受電装置４の受電コイル４２に電力を送電する。なお、送電コイル２３、２５は、それぞれ、制御部２７に接続されたスイッチを設けていて、当該スイッチは送電コイル２１から受電した電力を遮断する。これにより、送電対象である受電装置３、４が無い場合に送電を行うことで、送電装置に無負荷電力が印加されることを防ぎ、送電装置の素子に過剰な電力が印加されることを防ぐことができる。

【0027】

このときの回路構成を図２に示す。受電コイル２１と並列に送電コイル２３、２５が接続され、送電コイル２３、２５にそれぞれスイッチ２８、２９が接続される。スイッチ２８、２９は、図示外の接続線により制御部２７と接続され、制御部２７からスイッチの接続、遮断が制御される。なお、スイッチ２８は送電コイル２３、２５の前段にそれぞれ設けているが、受電コイル２１の後段に一つ設けることとしても良い。

【0028】

通信部２２は、送電装置１の通信部１３から電力の送電開始、送電停止の信号を受け取る。通信部２２が送電開始、送電停止の信号の受信に成功した場合、返信を行ったうえで、制御部２７に当該通知を通知する。

【0029】

通信部２４、２６は、制御部２７から通知された送電開始、送電停止の通知を、それぞれ、通信部２４は受電装置３の通信部３３に、通信部２５は受電装置４の通信部４３に出力する。このとき通信部２４、２６は通信相手からの返信をもって通信成功、失敗を判断し、その結果を制御部２７に通知しても良い。

【0030】

制御部２７は、通信部２２、２４、２６の通知に応じた処理を行う。通信部２２が、送電装置１の通信部１３から送電開始、送電停止の通知を受信した場合、制御部２７は、通信部２４、２６に、当該通知の出力を指令する。このとき、通信停止の通知を受信するか、通信部２４、２６のいずれか、または両方から通信失敗の通知を受信した場合、当該通信部に対応した送電コイル２３、２５のいずれか、または両方のスイッチを遮断し、受電装置３、４への送電を停止しても良い。

【0031】

受電装置３、４は、中継コイル装置２から中継された電力を受電する装置である。受電装置３は、受電ユニット３１、受電コイル３２、通信部３３、制御部３４を備え、受電装置４も同様に、受電ユニット４１、受電コイル４２、通信部４３、制御部４４を備える。

【0032】

受電コイル３２、４２は、それぞれ送電コイル２３、２５と所定距離離れた対面に配置され、送電コイル２３、２５から送電された電力を受電し、受電ユニット３１に出力する。

【0033】

受電ユニット３１、４１は、電力変換装置を備え、受電コイル３２、４２から出力された電力を、高周波電力から直流電力等の電力に変換する。また、受電ユニット３１、４１には図示外の負荷が接続され、当該負荷に変換した電力を供給する。

【0034】

通信部３３、４３は、それぞれ中継コイル装置２の通信部２４、２６から送電開始、送電停止の信号を受信し、受信に成功したら返信を返す。

【0035】

上記構成により、一台の送電装置から、複数の受電装置に送電可能な中継コイル装置が実現可能となる。なお、本実施例では、受電装置は二台であったが、受電装置が三台以上の場合、中継コイル装置の送電コイルの接続数を増やすことにより、送電装置の数よりも多い受電装置に送電可能となる。また、送電装置が複数で、かつ、受電装置の数の方が多い場合も、中継コイルの受電コイルを並列に接続することにより、すべての送電装置からすべての受電装置に送電が可能となる。

【0036】

図３を参照して、本発明の一実施形態に係るワイヤレス給電システム２００について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るワイヤレス給電システム２００の概略を示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るワイヤレス給電システム２００は、送電装置１、５、中継コイル装置２、受電装置３を備え、送電装置に対して受電装置の数が少ない構成となる。なお、図１と同じ番号の構成については、特に断りが無い限り同じ構成とする。

【0037】

送電装置５は図１で示した送電装置１と同じ構成の送電装置であり、送電ユニット５１、送電コイル５２、通信部５３、制御部５４を備える。送電装置１の受電コイル１２は中継コイル装置の受電コイル２１に、送電装置５の送電コイル５２は中継コイル装置２の受電コイル２８に電力を非接触で送電する。また、送電を開始、または停止する際に、通信部１３は中継コイル装置２の通信部２２に、通信部５３は中継コイル装置２の通信部２９に、それぞれ送電開始、または送電停止の信号を出力する。

【0038】

中継コイル装置２は、受電コイル２１、２８、送電コイル２３、通信部２２、２４、２９、制御部２７を備える。受電コイル２１、２８は並列に接続され、受電コイル２１は送電装置１の送電コイル１２、受電コイル２８は送電装置５の送電コイル５２から、それぞれ非接触で電力を受電し、二つの電力を合成して送電コイル２３に電力を供給する。

【0039】

送電コイル２３は、受電コイル２１、２８から供給された、合成された電力が印加されると、受電装置３の受電コイル３２に非接触で電力を送電する。また、送電コイル２３はスイッチを設けていても良く、制御部２７の制御によって受電コイル２１、２８との接続を遮断することで送電を停止しても良い。

【0040】

このときの、回路構成を図４に示す。受電コイル２１、２８が並列に送電コイル２３に接続され、送電コイル２３にスイッチ２８が接続される。スイッチ２８は図示外の接続線により制御部２７と接続され、制御部２７からスイッチの接続、遮断が制御される。なお、スイッチ２８は送電コイル２３の前段に一つ設けているが、受電コイル２１、２８の後段にそれぞれ設けることとしても良い。

【0041】

通信部２２は送電装置１の通信部１３から、通信部２９は送電装置５の通信部５３から、それぞれ電力の送電開始、送電停止の信号を受け取る。通信部２２、２９が送電開始、送電停止の信号の受信に成功した場合、返信を行ったうえで、制御部２７に当該通知を通知する。

【0042】

通信部２４は、制御部２７から通知された送電開始、送電停止の通知を、受電装置３の通信部３３に出力する。このとき通信部２４は通信相手からの返信をもって通信成功、失敗を判断し、その結果を制御部２７に通知しても良い。

【0043】

制御部２７は、通信部２２、２４、２９の通知に応じた処理を行う。通信部２２、２９のいずれか、または両方が、送電開始、送電停止の通知を受信した場合、制御部２７は、通信部２４に、当該通知の出力を指令する。このとき、通信部２２または通信部２９から通信停止の通知を受信するか、通信部２４から通信失敗の通知を受信した場合、送電コイル２３のスイッチを遮断し、受電装置３への送電を停止しても良い。

【0044】

上記構成により、複数台の送電装置から、一台の受電装置に、合成された大きな電力で送電可能となる。なお、本実施例では、送電装置は二台であったが、送電装置が三台以上の場合、中継コイル装置の受電コイルの接続数を増やすことにより、すべての送電装置の電力を用いて受電装置に送電可能となる。また、受電装置が複数で、かつ、送電装置の数の方が多い場合も、中継コイルの送電コイルを並列に接続することにより、すべての送電装置からすべての受電装置に送電が可能となる。

【0045】

以上より、本発明による中継コイル装置及びワイヤレス給電装置によれば、送電装置及び受電装置の数が減ったり、余ったりしても、それらの装置を十分に活用可能な中継コイル装置、及びワイヤレス給電装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0046】

１、５ 送電装置
２ 中継コイル装置
３、４ 受電装置
１１、５１ 送電ユニット
１２、２３、２５、５２ 送電コイル
２１、２８、３２、４２ 受電コイル
１３、２２、２４、２６、２９、３３、４３ 通信部
１４、２７ 制御部
３１、４１ 受電ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】