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公開番号2021103941
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2021069318
出願日20210415
発明の名称無線送電装置、無線給電システム、及び無線給電方法
出願人ラピスセミコンダクタ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 50/80 20160101AFI20210618BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】無線給電の処理効率を向上させることができる、無線送電装置、無線給電システム、及び無線給電方法を提供する。
【解決手段】無線給電システム10の無線送電装置12は、送電/通信部20を備え、送電/通信部20が、無線により無線受電装置14へ電力を送電する。また、送電/通信部20は、無線受電装置14が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行う。また、無線送電装置12は、送電/通信部20が受信した希望送電電力情報に応じた送電電力と、無線受電装置14が受電した受電電力と、に応じて導出された給電効率に基づいて導出された連続送電時間に基づいて、送電/通信部20による電力の送電を制御するマイコン24を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
無線により無線受電装置へ電力を送電する送電部と、
前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行う送電側通信部と、
前記送電側通信部が受信した前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、前記送電部による電力の送電を制御する制御部と、
を備えた無線送電装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記給電制御情報は、送電電力に対する受電電力の割合である給電効率に応じて予め定められている、
請求項1に記載の無線送電装置。
【請求項3】
前記給電効率を表す給電効率情報を、前記送電側通信部が前記無線受電装置からさらに受信する、
請求項2に記載の無線送電装置。
【請求項4】
前記受電電力を表す受電電力情報を、前記送電側通信部が前記無線受電装置からさらに受信し、
前記制御部は、前記送電側通信部が受信した前記受電電力情報によって表される受電電力を用いて前記給電効率を導出する、
請求項2に記載の無線送電装置。
【請求項5】
前記送電側通信部は、さらに前記無線受電装置から連続して送電を行う第1連続送電時間を表す連続送電時間情報を受信し、
前記制御部は、前記給電効率に基づいて第2連続送電時間を導出し、前記第1連続送電時間と前記第2連続送電時間とのうちの時間の短い方を、前記給電制御情報として用いる、
請求項3または請求項4に記載の無線送電装置。
【請求項6】
無線送電装置と無線受電装置とを備えた無線給電システムであって、
前記無線送電装置は、無線により前記無線受電装置へ電力を送電する送電部、前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行う送電側通信部、及び前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、前記送電部による電力の送電を制御する制御部を含み、
前記無線受電装置は、無線により前記無線送電装置から電力を受電する受電部、送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の送信を行う受電側通信部、及び送電電力に対する前記受電部が受電した受電電力の割合である給電効率を導出する導出部を含む、
無線給電システム。
【請求項7】
無線により無線受電装置へ電力を送電し、
前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行い、
前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、電力の送電を制御する、
処理を含む無線給電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、無線送電装置、無線給電システム、及び無線給電方法に関するものである。
続きを表示(約 5,500 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、非接触(ワイヤレス)で、無線により無線送電装置から無線受電装置に対して電力の送電を行い、無線受電装置が受電した電力を電池等に給電する無線給電システムが知られている。
【0003】
当該無線給電システムでは、給電状態によって、無線受電装置が受電する電力量が変化することが知られている。例えば、受電する単位時間あたりの電力量は、無線送電装置及び無線受電装置の位置や距離等に応じて変化する。また、例えば、無線送電装置と無線受電装置との間に遮蔽物等、他の物体が存在するか否かにより、受電する電力量は異なる。
【0004】
このように給電状態により、受電する電力量が変化するため、効率的な給電処理を行う技術が知られている。例えば、特許文献1には、無線送電装置が、設定電力に応じて無線受電装置に電力を給電し、受電した電力量を無線受電装置から受信し、設定電力に対する受電電力の割合である受電率を算出して、算出した受電率に基づいて送電のオンオフを制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2014−150636号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述したように無線送電装置と無線受電装置との給電状態により受電する電力量が変化することにより生じる問題が知られている。
【0007】
例えば、無線送電装置と無線受電装置との距離が近い場合(図3参照、詳細後述)、無線送電装置と無線受電装置との距離が遠い場合(図4参照、詳細後述)に比べて、受電する電力量が多くなる。無線送電装置から無線受電装置へ送電している最中に、無線送電装置と無線受電装置との距離が近付いた場合、無線受電装置が受電する電力量が増加する。無線受電装置では、必要とする電力量が変化しない場合、増加した電力量は給電に利用されず、熱に変換されて消費される。この際、発生した熱が、無線送電装置に悪影響を与える場合があるという問題があった。
【0008】
この問題に対して、無線受電装置で発生する発熱量を考慮して無線送電装置が連続して送電する時間を制御する必要がある。この場合、上述した様に無線受電装置が受電する電力量が変化することにより、発熱量も変化するため、例えば、最大発熱量を勘案して連続して送電する時間(以下、「連続送電時間」という)を短くする制御を行う方法が挙げられる。しかしながら、連続送電時間を短くすることにより、必要な電力量を給電するために要する全体の給電時間が長くなる場合があった。
【0009】
一方、無線送電装置から無線受電装置へ送電している最中に、無線送電装置と無線受電装置との距離が離れた場合、無線受電装置が受電する電力量が減少する。この場合、無線受電装置では、発生する熱量が減少する、または熱が発生しなくなるため、連続送電時間を長くすることができる。しかしながら、上述したように、再び、無線送電装置と無線受電装置との距離が近付く場合があるため、最大発熱量を勘案して連続送電時間を制御する等、必ずしも連続送電時間を短くすることができない場合があった。そのため、無線給電の処理効率が低下するという問題が生じる場合があった。
【0010】
特許文献1に記載の技術では、高効率な給電処理を行うことを目的としているが、特許文献1に記載の技術を用いても、充分に処理効率を向上させることができない場合があった。
【0011】
本発明は、無線給電の処理効率を向上させることができる、無線送電装置、無線給電システム、及び無線給電方法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】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明の無線送電装置は、無線により無線受電装置へ電力を送電する送電部と、前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行う送電側通信部と、前記送電側通信部が受信した前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、前記送電部による電力の送電を制御する制御部と、を備える。
【0013】
また、上記目的を達成するために、本発明の無線給電システムは、無線送電装置と無線受電装置とを備えた無線給電システムであって、前記無線送電装置は、無線により前記無線受電装置へ電力を送電する送電部、前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行う送電側通信部、及び前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、前記送電部による電力の送電を制御する制御部を含み、前記無線受電装置は、無線により前記無線送電装置から電力を受電する受電部、送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の送信を行う受電側通信部、及び送電電力に対する前記受電部が受電した受電電力の割合である給電効率を導出する導出部を含む。
【0014】
さらに、上記目的を達成するために、本発明の無線給電方法は、無線により無線受電装置へ電力を送電し、前記無線受電装置が送電を希望する電力を表す希望送電電力情報の受信を行い、前記希望送電電力情報に応じた送電電力と、前記無線受電装置が受電した受電電力と、に応じて得られた給電制御情報に基づいて、電力の送電を制御する、処理を含む。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、無線給電の処理効率を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
第1実施形態における無線給電システムの一例の概略を表す構成図である。
第1実施形態の無線給電システムにおける給電動作の制御において、無線送電装置が実行する送電制御処理及び無線受電装置が実行する受電制御処理の一例を示すフローチャートである。
給電状態として無線送電装置と無線受電装置との距離が短い場合の一例を説明する説明図である。
給電状態として無線送電装置と無線受電装置との距離が長い場合の一例を説明する説明図である。
第1実施形態の無線送電装置のマイコンに予め記憶されている給電効率と連続送電時間との対応関係を表す情報を説明する説明図である。
第1実施形態の無線受電装置のマイコンに予め記憶されている給電効率と連続送電時間との対応関係を表す情報を説明する説明図である。
第2実施形態の無線給電システムにおける給電動作の制御において、無線送電装置が実行する送電制御処理及び無線受電装置が実行する受電制御処理の一例を示すフローチャートである。
第3実施形態の無線給電システムにおける給電動作の制御において、無線送電装置が実行する送電制御処理及び無線受電装置が実行する受電制御処理の一例を示すフローチャートである。
各実施形態における無線給電システムの変形例の概略を表す構成図である。
給電制御情報が単位時間あたりの送電電力値及び連続送電時間である場合に、無線送電装置のマイコンに予め記憶されている対応関係を表す情報、及び無線受電装置のマイコンに予め記憶されている対応関係を表す情報を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、図面を参照して、各実施形態を詳細に説明する。
【0018】
[第1実施形態]
まず、本実施形態の無線給電システムの構成について説明する。図1には、本実施形態の無線給電システム10の一例の概略を表す構成図を示す。
【0019】
図1に示すように、本実施形態の無線給電システム10は、コイルアンテナ22を含む無線送電装置12と、コイルアンテナ32を含む無線受電装置14と、を備える。
【0020】
本実施形態の無線給電システム10では、無線送電装置12から無線受電装置14へ、無線により非接触(ワイヤレス)で給電を行う。本実施形態の無線給電システム10では、無線給電の一例として、電磁誘導方式を用いる場合について説明する。本実施形態の無線給電システム10では、給電を行う場合、無線送電装置12は、コイルアンテナ22に交流電流を流すことにより磁束を発生させる。その結果、無線受電装置14のコイルアンテナ32を貫く磁束が変化し、コイルアンテナ32にも交流電流が流れる。
【0021】
また、本実施形態の無線給電システム10は、近距離無線通信によって無線送電装置12と無線受電装置14との間で相互にデータの通信を行う。無線給電システム10が行う近距離無線通信は、例えば、NFC(Near Field Communication)による近距離無線通信等が挙げられる。無線送電装置12のコイルアンテナ22及び無線受電装置14のコイルアンテナ32は、無線通信に用いるアンテナ及び無線給電に用いるアンテナの両方の機能を有する。無線送電装置12及び無線受電装置14は、コイルアンテナ22及びコイルアンテナ32により、給電と情報の通信とを切り替えて行うことが可能とされている。
【0022】
無線送電装置12は、送電及び通信部(以下、「送電/通信部」という)20、コイルアンテナ22、及びマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)24を備える。
【0023】
マイコン24は、送電/通信部20による電力の送電、及び通信に関する制御を行う。なお、詳細は後述するが、本実施形態のマイコン24には、給電効率と連続送電時間との対応関係を表す情報(以下、単に「情報」という)25が予め記憶されており、情報25を参照して得られた連続送電時間に基づいて、送電/通信部20による給電の制御を行う。本実施形態のマイコン24が、本発明の制御部の一例である。また、本実施形態の連続送電時間が本発明の給電制御情報の一例である。
【0024】
送電/通信部20には、電源電圧が入力され、マイコン24の制御に応じて、コイルアンテナ22に交流電流を流すことにより、電力を送電(給電)する。また、上述したように本実施形態の送電/通信部20は、マイコン24の制御に応じて、コイルアンテナ22を用いて無線通信を行う。本実施形態の送電/通信部20が、本発明の送電部及び送電側通信部の一例である。
【0025】
一方、無線受電装置14は、受電/通信部30、コイルアンテナ32、抵抗素子33、マイコン34、ADC(Analog-to-Digital Converter)36、及びADC38を備える。
【0026】
マイコン34は、受電/通信部30による電力の受電、及び通信に関する制御を行う。なお、詳細は後述するが、本実施形態のマイコン34には、給電効率と連続送電時間との対応関係を表す情報(以下、単に「情報」という)35が予め記憶されており、情報35を参照して得られた連続送電時間に基づいて、送電/通信部30による給電の制御を行う。本実施形態のマイコン34が、本発明の導出部の一例である。
【0027】
受電/通信部30は、誘導起電力によりコイルアンテナ32を貫く磁束密度が変化し、コイルアンテナ32を交流電流が流れることにより、無線送電装置12から送電(給電)された電力の受電を行う。また、上述したように本実施形態の送電/通信部30は、マイコン34の制御に応じて、コイルアンテナ32を用いて無線通信を行う。本実施形態の受電/通信部30が、本発明の受電部及び受電側通信部の一例である。
【0028】
受電/通信部30で受電された電力は、抵抗素子33を介して電池18に出力される。本実施形態の電池18は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。なお、電池18は、特に限定されず、給電された電力により充電可能なものであればよい。
【0029】
本実施形態のADC36は、抵抗素子33を通過する前の電圧を検出する。一方、ADC38は抵抗素子33を通過した後の電圧を検出する。ADC36及びADC38により検出された電圧は、マイコン34に出力される。電流が抵抗素子33を通過すると、電圧降下が生じるため、マイコン34は、ADC36が検出した電圧及びADC38が検出した電圧に基づいて抵抗素子33を流れる電流値を導出することができ、これにより、受電した(給電された)電力を導出することができる。
【0030】
次に本実施形態の無線給電システム10における給電動作の制御について説明する。本実施形態の無線給電システム10では、給電を行う際、図2に一例を示した送電制御処理を無線送電装置12が実行し、受電制御処理を無線受電装置14が実行する。
(【0031】以降は省略されています)

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