非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システム
【課題】 高耐圧部品を用いずに、簡単で、安価な構成により電力と情報の伝送が可能な、非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムを供給する。
【解決手段】 送電コイル１７または受電コイル３３と、絶縁された送電側信号コイル２３または受電側信号コイル４２により電力伝送波形の振幅を変調または復調して電力と情報の伝送を行う。
【解決手段】 送電コイル１７または受電コイル３３と、絶縁された送電側信号コイル２３または受電側信号コイル４２により電力伝送波形の振幅を変調または復調して電力と情報の伝送を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末などの携帯電子機器への電力と情報の伝送を行う、非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の非接触電力伝送及び通信システムとして、例えば特許文献１、２などが知られている。特許文献１には、充電器に、交番電力を生成する回路としてスイッチング素子ＦＥＴによるフルブリッジ回路の中間に１次コイルを含む共振回路が接続されたフルブリッジ複合共振回路を設け、スイッチング素子ＦＥＴの各々に対するオン／オフ制御を行うとともに、２次コイルに伝達すべき情報に基づいて共振回路を含むフルブリッジ複合共振回路としての抵抗値を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、充電器に、交番電力を生成する回路としてスイッチング素子ＦＥＴによるフルブリッジ回路の中問に１次コイルを含む共振回路が接続されたフルブリッジ複合共振回路を設け、スイッチング素子ＦＥＴの各々に対するオン／オフ制御を行うとともに、２次コイルに伝達すべき情報に基づいてスイッチング素子ＦＥＴのオン時間を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１４８８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、非接触電力伝送及び通信システムの構成によっては、１次コイルの両端電圧が１００Ｖｐｐ以上と高電圧になることから、２次コイルに伝達すべき情報に基づいて共振回路を含むフルブリッジ複合共振回路としての抵抗値を変更する場合、高耐圧部品の選定が必要であった。また、特許文献２においては、２次コイルに伝達すべき情報に基づいてスイッチング素子ＦＥＴのオン時間を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調するため、オン時間を変更すると、スイッチング素子ＦＥＴからみた負荷のインピーダンスが変わるため、複数の整合回路が必要になり、回路が複雑になっていた。
【０００６】
そこで本発明は、高耐圧部品を用いずに、簡単で、安価な構成により電力と情報の伝送が可能な、非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置または非接触電力伝送受電装置のどちらか一方または両方で、電力伝送する送電部および受電部と、電力伝送波形の振幅を変えて情報をやり取りする送電信号部および受電信号部とを絶縁して構成することで、電力伝送波形の振幅を変調または復調することにより、電力と情報の伝送を同時に行う。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、外部からの送電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路と、前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を前記送信信号変調回路の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイルとで構成され、前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、または、情報を検出し、前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイルと、外部からの送電側送信信号の情報により前記送電コイルの電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部の送信信号変調回路と、前記送電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に送電側受信信号として出力する送電信号部の受信信号復調回路と、前記送電側信号コイルと接続させる前記送電信号部の送信信号変調回路と前記送電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記送電コイルと前記送電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイルと、前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受信信号復調回路とで構成され、前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形の情報を検出し、または、情報を重畳し、前記受電コイルの電力伝送波形の重畳されている情報を検出する、または、振幅を変調する受電側信号コイルと、前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受電信号部の受信信号復調回路と、外部の受電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部の送信信号変調回路と、前記送電側信号コイルと接続させる前記受電信号部の送信信号変調回路と前記受電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていること特徴とする非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、上記または上記の非接触電力伝送送電装置と、上記の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、上記または上記の非接触電力伝送送電装置と、上記の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、前記送電コイルと前記送電側信号コイル、および、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、それぞれ非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号または前記受電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御されることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、それぞれの前記送電部の電力伝送波形または前記受電部の電力伝送波形に重畳されている情報が復調されることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムは、電力伝送する送電部および受電部と、電力伝送波形の振幅を変えて情報をやり取りする送電信号部および受電信号部を絶縁して構成することで、高耐圧部品を用いずに、簡単で安価な構成により、電力伝送と通信を行う事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る送信信号変調回路のブロック図。
【図３】本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図。
【図４】本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図。
【図５】本発明の実施の形態３に係る受信信号復調回路のブロック図。
【図６】本発明の実施の形態４に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図。
【図７】本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図。
【図８】本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムの各部波形の説明図。図８（ａ）は、送電電力波形。図８（ｂ）は、送電側送信信号波形。図８（ｃ）は、送電側電力伝送波形。図８（ｄ）は、受電側電力伝送波形。図８（ｅ）は、充電用電力波形。図８（ｆ）は、受電側受信信号波形。
【図９】本発明の実施の形態６に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の非接触電力伝送送電装置に関して、説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る送信信号変調回路のブロック図である。
【００２７】
本発明の非接触電力伝送送電装置１１は、電力伝送を行う送電部１２と情報伝送を行う送電信号部２１で構成されている。送電部１２は、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路１４と、発振回路１４の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路１５と、駆動回路１５に伝送する電力を供給するＤＣ電源１３と、駆動回路１５とのインピーダンス整合をする整合回路１６と、整合回路１６からの電力伝送波形を伝送する送電コイル１７とで構成する。さらに、送電信号部２１は、送電コイル１７の電力伝送波形に情報を重畳させるために、外部からの送電側送信信号２４の情報により電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路２２と、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を送信信号変調回路２２の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイル２３とで構成する。非接触電力伝送送電装置１１の送電部１２と、送電信号部２１は、電気的に絶縁して構成する。
【００２８】
ＤＣ電源１３から駆動回路１５に電力が供給されると、発振回路１４の周波数に応じて駆動回路１５のスイッチング素子等によりスイッチングされて交番電力となり、整合回路１６に送くる。整合回路１６で送電コイル１７とのインピーダンス整合がとられて送電コイル１７に電力を供給する。送電コイル１７の電力伝送波形に、情報を重畳させるために、送電側信号コイル２３を、送電コイル１７の近傍または送電コイル１７と、非接触で重ねて、送電コイル１７と送電側信号コイル２３が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。送電側送信信号２４を送信信号変調回路２２により送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、送電側信号コイル２３に供給する。送電側信号コイル２３は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、送電側送信信号２４の情報が送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送される。
【００２９】
送信信号変調回路２２は、図２に示すように、信号駆動回路２６、ＤＣ電源２９、抵抗２７、スイッチング素子として働くＦＥＴ２８により構成する。送電側送信信号２４を信号駆動回路２６に入力して、電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させる。さらに、ＦＥＴ２８のゲートの制御端子に入力することで、ＤＣ電源２９からの直流をオンとオフ動作により制御して送電側信号コイル２３を動作させる交番信号に変える。この交番信号により送電側信号コイル２３で磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する。抵抗２７は、ＤＣ電源２９からの電流に対してＦＥＴ２８を保護するために設けたものである。
【００３０】
なお、本発明の非接触電力伝送送電装置１１からの電力伝送波形の振幅を変調した電力伝送波形は、従来用いられている振幅を復調する非接触電力伝送受電装置によって、元の情報に復調することが可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の非接触電力伝送送電装置に関して、実施の形態１の構成と異なる送電信号部について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図である。
【００３２】
本発明の非接触電力伝送送電装置１１は、電力伝送を行う送電部１２と情報伝送を行う送電信号部２１で構成する。送電部１２は、実施の形態１と同様の構成である。送電信号部２１は、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイル２３と、外部からの送電側送信信号２４の情報により送電コイル１７の電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部２１の送信信号変調回路２２と、送電側信号コイル２３で検出した情報を復調して外部に送電側受信信号５２として出力する送電信号部２１の受信信号復調回路４３で構成する。さらに、送電側信号コイル２３と接続させる送信信号変調回路２２と受信信号復調回路４３を切換える切換回路５１とで構成する。非接触電力伝送送電装置１１の送電部１２と、送電信号部２１は、電気的に絶縁して構成する。
【００３３】
送電コイル１７の電力伝送波形に、情報を重畳させる、または、重畳されている情報を検出するために、送電側信号コイル２３を、送電コイル１７の近傍または送電コイル１７と、非接触で重ねて、送電コイル１７と送電側信号コイル２３が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。
【００３４】
送電信号部２１において、実施の形態１と異なる点は、切換回路５１により２つの回路を選択できるように構成されていることである。切換回路５１により、送信信号変調回路２２を選択した場合は、送電側送信信号２４を送信信号変調回路２２により送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、送電側信号コイル２３に供給する。送電側信号コイル２３は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、送電側送信信号２４の情報が送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送されることになる。また、切換回路５１により、受信信号復調回路４３を選択した場合は、送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報を送電側信号コイル２３で検出し、受信信号復調回路４３により情報を復調して送電側受信信号５２として外部に供給する。送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報が伝送される。
【００３５】
（実施の形態３）
本発明の非接触電力伝送受電装置に関して、図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図である。図５は、本発明の実施の形態３に係る受信信号復調回路のブロック図である。
【００３６】
本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、電力伝送を行う受電部３２と情報伝送を行う受電信号部４１で構成する。受電部３２は、非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送する受電コイル３３と、受電コイル３３で受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路３４と、整流回路３４の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５から外部に接続された充電装置３７に供給する電力を制御する充電制御回路３６とで構成する。さらに、受電信号部４１は、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイル４２と、受電側信号コイル４２で検出した情報を復調して外部に受電側受信信号４４として出力する受信信号復調回路４３とで構成する。非接触電力伝送受電装置３１の受電部３２と受電信号部４１は、電気的に絶縁して構成する。
【００３７】
受電コイル３３から整流回路３４に交番電力が供給されると、充電のために整流されて、外部に接続された二次電池等の充電装置３７の仕様に合せて電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３５により変換して、充電制御回路３６で制御して充電装置３７に充電する。受電側信号コイル４２を、受電コイル３３の近傍または受電コイル３３と非接触で重ねて、受電コイル３３と受電側信号コイル４２が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成して、受電コイル３３の情報が重畳させられている電力伝送波形を検出する。受電側信号コイル４２は、電力伝送信号に重畳されている情報を検出して、受信信号復調回路４３で復調して受電側受信信号４４とする。これにより、電力伝送波形に重畳されている情報が伝送される。
【００３８】
受信信号復調回路４３は、図５に示すように、コンデンサ４６、整流器４７、信号増幅回路４８、比較回路４９より構成されている。受電側信号コイル４２で検出した情報信号を整流器４７で整流して、信号増幅回路４８で情報信号を増幅し、比較回路４９で任意のレベルと比較して受電側受信信号４４に復調する。コンデンサ４６は、受電側信号コイル４２からのノイズに対する保護のために設けたものである。
【００３９】
なお、本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、従来用いられている電力伝送波形の振幅を変調する非接触電力伝送送電装置による情報を、復調することが可能である。
【００４０】
（実施の形態４）
本発明の非接触電力伝送受電装置に関して、実施の形態３の構成と異なる受電信号部について説明する。図６は、本発明の実施の形態４に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図である。
【００４１】
本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、電力伝送を行う受電部３２と情報伝送を行う受電信号部４１で構成する。受電部３２は、実施の形態３と同様の構成である。受電信号部４１は、送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報を検出する、または、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する受電側信号コイル４２と、受電側信号コイル４２で検出した情報を復調して外部に受電側受信信号４４として出力する受電信号部４１の受信信号復調回路４３と、外部からの受電側送信信号５３の情報により受電コイル３３の電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部４１の送信信号変調回路２２と、受電側信号コイル４２で構成する。さらに、受電側信号コイル４２と接続させる受電信号部４１の受信信号復調回路４３と受電信号部４１の送信信号変調回路２２を切換える切換回路５１とで構成する。非接触電力伝送受電装置３１の受電部３２と、受電信号部４１は、電気的に絶縁して構成する。
【００４２】
受電コイル３３の電力伝送波形に、重畳されている情報を検出する、または、情報を重畳させるために、受電側信号コイル４２を、受電コイル３３の近傍または受電コイル３３と、非接触で重ねて、受電コイル３３と受電側信号コイル４２が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。
【００４３】
受電信号部４１において、実施の形態３と異なる点は、切換回路５１により２つの回路を選択できるように構成されていることである。切換回路５１により、受信信号復調回路４３を選択した場合は、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を受電側信号コイル４２で検出し、受信信号復調回路４３により情報を復調して受電側受信信号４４として外部に供給する。受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報が伝送されることになる。また、切換回路５１により、送信信号変調回路２２を選択した場合は、受電側送信信号５３を送信信号変調回路２２により受電コイル３３の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、受電側信号コイル４２に供給する。受電側信号コイル４２は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、受電コイル３３の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、受電側送信信号５３の情報が受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送される。
【００４４】
（実施の形態５）
本発明の非接触電力伝送及び通信システムに関して、図面を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図である。
【００４５】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１で構成する。非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１により、電力伝送と電力伝送波形の振幅を変調および復調することにより情報の伝送を行う。
【００４６】
実施の形態５の非接触電力伝送及び通信システムは、実施の形態１の非接触電力伝送送電装置１１と実施の形態３の非接触電力伝送受電装置３１により構成するので、詳細な説明は省略する。
【００４７】
そこで、実施の形態５で説明した非接触電力伝送及び通信システムの各部波形について、説明する。図８は、本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムの各部波形の説明図である。 図８（ａ）は、送電電力波形である。図８（ｂ）は、送電側送信信号波形である。図８（ｃ）は、送電側電力伝送波形である。図８（ｄ）は、受電側電力伝送波形である。図８（ｅ）は、充電用電力波形である。図８（ｆ）は、受電側受信信号波形である。
【００４８】
図７に示す本発明の非接触電力伝送及び通信システムにおいて、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、電力と情報を伝送した場合の各部分の波形について説明する。駆動回路１５より出力される、電力伝送の元となる図８（ａ）の交番電力の送電電力波形は、非接触電力伝送受電装置３１に伝送する情報である図８（ｂ）の送電側送信信号２４の波形と重畳されて、振幅が変調された送電側信号コイル２３から伝送する図８（ｃ）の電力伝送波形となる。受電コイル３３には、図８（ｄ）の受電側電力伝送の波形が伝送される。受電側電力伝送波形は、受電コイル３３の電力を伝送する交流波形を整流回路３４により整流して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５を介して図８（ｅ）の充電用電力波形となり、充電制御回路３６を介して外部の充電装置３７に充電する。受電側信号コイル４２が、受電コイル３３の電力伝送波形を検出して、電力伝送波形に重畳してあった情報を受信信号復調回路４３で復調して図８（ｆ）の受電側受信信号４４の波形とする。これにより、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、高耐圧部品を用いずに、簡単で安価な構成により、電力と情報を伝送したことを確認することができる。
【００４９】
（実施の形態６）
本発明の非接触電力伝送及び通信システムに関して、図面を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態６に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図である。
【００５０】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１で構成する。非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１により、電力伝送と電力伝送波形の振幅を変調および復調することにより情報の伝送を行う。
【００５１】
実施の形態６の非接触電力伝送及び通信システムは、実施の形態２の非接触電力伝送送電装置１１と実施の形態４の非接触電力伝送受電装置３１により構成するので、詳細な説明は省略する。
【００５２】
実施の形態５で、非接触電力伝送及び通信システムの非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、電力と情報を伝送した場合の各部分の波形について説明したが、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に情報を伝送した場合についても、同様に行うことが出来るのは、明らかである。
【００５３】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、特に携帯電話、ヘッドセット、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 非接触電力伝送送電装置
１２ 送電部
１３、２９ ＤＣ電源
１４ 発振回路
１５ 駆動回路
１６ 整合回路
１７ 送電コイル
２１ 送電信号部
２２ 送信信号変調回路
２３ 送電側信号コイル
２４ 送電側送信信号
２６ 信号駆動回路
２７ 抵抗
２８ ＦＥＴ
３１ 非接触電力伝送受電装置
３２ 受電部
３３ 受電コイル
３４ 整流回路
３５ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３６ 充電制御回路
３７ 充電装置
４１ 受電信号部
４２ 受電側信号コイル
４３ 受信信号復調回路
４４ 受電側受信信号
４６ コンデンサ
４７ 整流器
４８ 信号増幅回路
４９ 比較回路
５１ 切換回路
５２ 送電側受信信号
５３ 受電側送信信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末などの携帯電子機器への電力と情報の伝送を行う、非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の非接触電力伝送及び通信システムとして、例えば特許文献１、２などが知られている。特許文献１には、充電器に、交番電力を生成する回路としてスイッチング素子ＦＥＴによるフルブリッジ回路の中間に１次コイルを含む共振回路が接続されたフルブリッジ複合共振回路を設け、スイッチング素子ＦＥＴの各々に対するオン／オフ制御を行うとともに、２次コイルに伝達すべき情報に基づいて共振回路を含むフルブリッジ複合共振回路としての抵抗値を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、充電器に、交番電力を生成する回路としてスイッチング素子ＦＥＴによるフルブリッジ回路の中問に１次コイルを含む共振回路が接続されたフルブリッジ複合共振回路を設け、スイッチング素子ＦＥＴの各々に対するオン／オフ制御を行うとともに、２次コイルに伝達すべき情報に基づいてスイッチング素子ＦＥＴのオン時間を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１４８８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、非接触電力伝送及び通信システムの構成によっては、１次コイルの両端電圧が１００Ｖｐｐ以上と高電圧になることから、２次コイルに伝達すべき情報に基づいて共振回路を含むフルブリッジ複合共振回路としての抵抗値を変更する場合、高耐圧部品の選定が必要であった。また、特許文献２においては、２次コイルに伝達すべき情報に基づいてスイッチング素子ＦＥＴのオン時間を変更することにより、１次コイルに励起される交番電力の振幅を変調するため、オン時間を変更すると、スイッチング素子ＦＥＴからみた負荷のインピーダンスが変わるため、複数の整合回路が必要になり、回路が複雑になっていた。
【０００６】
そこで本発明は、高耐圧部品を用いずに、簡単で、安価な構成により電力と情報の伝送が可能な、非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置または非接触電力伝送受電装置のどちらか一方または両方で、電力伝送する送電部および受電部と、電力伝送波形の振幅を変えて情報をやり取りする送電信号部および受電信号部とを絶縁して構成することで、電力伝送波形の振幅を変調または復調することにより、電力と情報の伝送を同時に行う。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、外部からの送電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路と、前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を前記送信信号変調回路の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイルとで構成され、前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、または、情報を検出し、前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイルと、外部からの送電側送信信号の情報により前記送電コイルの電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部の送信信号変調回路と、前記送電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に送電側受信信号として出力する送電信号部の受信信号復調回路と、前記送電側信号コイルと接続させる前記送電信号部の送信信号変調回路と前記送電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記送電コイルと前記送電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする上記の非接触電力伝送送電装置が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイルと、前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受信信号復調回路とで構成され、前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形の情報を検出し、または、情報を重畳し、前記受電コイルの電力伝送波形の重畳されている情報を検出する、または、振幅を変調する受電側信号コイルと、前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受電信号部の受信信号復調回路と、外部の受電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部の送信信号変調回路と、前記送電側信号コイルと接続させる前記受電信号部の送信信号変調回路と前記受電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていること特徴とする非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする上記の非接触電力伝送受電装置が得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、上記または上記の非接触電力伝送送電装置と、上記の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、上記または上記の非接触電力伝送送電装置と、上記の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、前記送電コイルと前記送電側信号コイル、および、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、それぞれ非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号または前記受電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御されることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、それぞれの前記送電部の電力伝送波形または前記受電部の電力伝送波形に重畳されている情報が復調されることを特徴とする上記の非接触電力伝送及び通信システムが得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の非接触電力伝送送電装置、非接触電力伝送受電装置、非接触電力伝送及び通信システムは、電力伝送する送電部および受電部と、電力伝送波形の振幅を変えて情報をやり取りする送電信号部および受電信号部を絶縁して構成することで、高耐圧部品を用いずに、簡単で安価な構成により、電力伝送と通信を行う事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る送信信号変調回路のブロック図。
【図３】本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図。
【図４】本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図。
【図５】本発明の実施の形態３に係る受信信号復調回路のブロック図。
【図６】本発明の実施の形態４に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図。
【図７】本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図。
【図８】本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムの各部波形の説明図。図８（ａ）は、送電電力波形。図８（ｂ）は、送電側送信信号波形。図８（ｃ）は、送電側電力伝送波形。図８（ｄ）は、受電側電力伝送波形。図８（ｅ）は、充電用電力波形。図８（ｆ）は、受電側受信信号波形。
【図９】本発明の実施の形態６に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の非接触電力伝送送電装置に関して、説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る送信信号変調回路のブロック図である。
【００２７】
本発明の非接触電力伝送送電装置１１は、電力伝送を行う送電部１２と情報伝送を行う送電信号部２１で構成されている。送電部１２は、一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路１４と、発振回路１４の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路１５と、駆動回路１５に伝送する電力を供給するＤＣ電源１３と、駆動回路１５とのインピーダンス整合をする整合回路１６と、整合回路１６からの電力伝送波形を伝送する送電コイル１７とで構成する。さらに、送電信号部２１は、送電コイル１７の電力伝送波形に情報を重畳させるために、外部からの送電側送信信号２４の情報により電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路２２と、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を送信信号変調回路２２の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイル２３とで構成する。非接触電力伝送送電装置１１の送電部１２と、送電信号部２１は、電気的に絶縁して構成する。
【００２８】
ＤＣ電源１３から駆動回路１５に電力が供給されると、発振回路１４の周波数に応じて駆動回路１５のスイッチング素子等によりスイッチングされて交番電力となり、整合回路１６に送くる。整合回路１６で送電コイル１７とのインピーダンス整合がとられて送電コイル１７に電力を供給する。送電コイル１７の電力伝送波形に、情報を重畳させるために、送電側信号コイル２３を、送電コイル１７の近傍または送電コイル１７と、非接触で重ねて、送電コイル１７と送電側信号コイル２３が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。送電側送信信号２４を送信信号変調回路２２により送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、送電側信号コイル２３に供給する。送電側信号コイル２３は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、送電側送信信号２４の情報が送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送される。
【００２９】
送信信号変調回路２２は、図２に示すように、信号駆動回路２６、ＤＣ電源２９、抵抗２７、スイッチング素子として働くＦＥＴ２８により構成する。送電側送信信号２４を信号駆動回路２６に入力して、電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させる。さらに、ＦＥＴ２８のゲートの制御端子に入力することで、ＤＣ電源２９からの直流をオンとオフ動作により制御して送電側信号コイル２３を動作させる交番信号に変える。この交番信号により送電側信号コイル２３で磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する。抵抗２７は、ＤＣ電源２９からの電流に対してＦＥＴ２８を保護するために設けたものである。
【００３０】
なお、本発明の非接触電力伝送送電装置１１からの電力伝送波形の振幅を変調した電力伝送波形は、従来用いられている振幅を復調する非接触電力伝送受電装置によって、元の情報に復調することが可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の非接触電力伝送送電装置に関して、実施の形態１の構成と異なる送電信号部について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る非接触電力伝送送電装置のブロック図である。
【００３２】
本発明の非接触電力伝送送電装置１１は、電力伝送を行う送電部１２と情報伝送を行う送電信号部２１で構成する。送電部１２は、実施の形態１と同様の構成である。送電信号部２１は、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイル２３と、外部からの送電側送信信号２４の情報により送電コイル１７の電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部２１の送信信号変調回路２２と、送電側信号コイル２３で検出した情報を復調して外部に送電側受信信号５２として出力する送電信号部２１の受信信号復調回路４３で構成する。さらに、送電側信号コイル２３と接続させる送信信号変調回路２２と受信信号復調回路４３を切換える切換回路５１とで構成する。非接触電力伝送送電装置１１の送電部１２と、送電信号部２１は、電気的に絶縁して構成する。
【００３３】
送電コイル１７の電力伝送波形に、情報を重畳させる、または、重畳されている情報を検出するために、送電側信号コイル２３を、送電コイル１７の近傍または送電コイル１７と、非接触で重ねて、送電コイル１７と送電側信号コイル２３が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。
【００３４】
送電信号部２１において、実施の形態１と異なる点は、切換回路５１により２つの回路を選択できるように構成されていることである。切換回路５１により、送信信号変調回路２２を選択した場合は、送電側送信信号２４を送信信号変調回路２２により送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、送電側信号コイル２３に供給する。送電側信号コイル２３は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、送電側送信信号２４の情報が送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送されることになる。また、切換回路５１により、受信信号復調回路４３を選択した場合は、送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報を送電側信号コイル２３で検出し、受信信号復調回路４３により情報を復調して送電側受信信号５２として外部に供給する。送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報が伝送される。
【００３５】
（実施の形態３）
本発明の非接触電力伝送受電装置に関して、図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図である。図５は、本発明の実施の形態３に係る受信信号復調回路のブロック図である。
【００３６】
本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、電力伝送を行う受電部３２と情報伝送を行う受電信号部４１で構成する。受電部３２は、非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送する受電コイル３３と、受電コイル３３で受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路３４と、整流回路３４の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５から外部に接続された充電装置３７に供給する電力を制御する充電制御回路３６とで構成する。さらに、受電信号部４１は、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイル４２と、受電側信号コイル４２で検出した情報を復調して外部に受電側受信信号４４として出力する受信信号復調回路４３とで構成する。非接触電力伝送受電装置３１の受電部３２と受電信号部４１は、電気的に絶縁して構成する。
【００３７】
受電コイル３３から整流回路３４に交番電力が供給されると、充電のために整流されて、外部に接続された二次電池等の充電装置３７の仕様に合せて電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３５により変換して、充電制御回路３６で制御して充電装置３７に充電する。受電側信号コイル４２を、受電コイル３３の近傍または受電コイル３３と非接触で重ねて、受電コイル３３と受電側信号コイル４２が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成して、受電コイル３３の情報が重畳させられている電力伝送波形を検出する。受電側信号コイル４２は、電力伝送信号に重畳されている情報を検出して、受信信号復調回路４３で復調して受電側受信信号４４とする。これにより、電力伝送波形に重畳されている情報が伝送される。
【００３８】
受信信号復調回路４３は、図５に示すように、コンデンサ４６、整流器４７、信号増幅回路４８、比較回路４９より構成されている。受電側信号コイル４２で検出した情報信号を整流器４７で整流して、信号増幅回路４８で情報信号を増幅し、比較回路４９で任意のレベルと比較して受電側受信信号４４に復調する。コンデンサ４６は、受電側信号コイル４２からのノイズに対する保護のために設けたものである。
【００３９】
なお、本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、従来用いられている電力伝送波形の振幅を変調する非接触電力伝送送電装置による情報を、復調することが可能である。
【００４０】
（実施の形態４）
本発明の非接触電力伝送受電装置に関して、実施の形態３の構成と異なる受電信号部について説明する。図６は、本発明の実施の形態４に係る非接触電力伝送受電装置のブロック図である。
【００４１】
本発明の非接触電力伝送受電装置３１は、電力伝送を行う受電部３２と情報伝送を行う受電信号部４１で構成する。受電部３２は、実施の形態３と同様の構成である。受電信号部４１は、送電コイル１７の電力伝送波形に重畳されている情報を検出する、または、送電コイル１７の電力伝送波形の振幅を変調する受電側信号コイル４２と、受電側信号コイル４２で検出した情報を復調して外部に受電側受信信号４４として出力する受電信号部４１の受信信号復調回路４３と、外部からの受電側送信信号５３の情報により受電コイル３３の電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部４１の送信信号変調回路２２と、受電側信号コイル４２で構成する。さらに、受電側信号コイル４２と接続させる受電信号部４１の受信信号復調回路４３と受電信号部４１の送信信号変調回路２２を切換える切換回路５１とで構成する。非接触電力伝送受電装置３１の受電部３２と、受電信号部４１は、電気的に絶縁して構成する。
【００４２】
受電コイル３３の電力伝送波形に、重畳されている情報を検出する、または、情報を重畳させるために、受電側信号コイル４２を、受電コイル３３の近傍または受電コイル３３と、非接触で重ねて、受電コイル３３と受電側信号コイル４２が非接触で磁気的に結合を持つ位置になるように構成する。
【００４３】
受電信号部４１において、実施の形態３と異なる点は、切換回路５１により２つの回路を選択できるように構成されていることである。切換回路５１により、受信信号復調回路４３を選択した場合は、受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報を受電側信号コイル４２で検出し、受信信号復調回路４３により情報を復調して受電側受信信号４４として外部に供給する。受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されている情報が伝送されることになる。また、切換回路５１により、送信信号変調回路２２を選択した場合は、受電側送信信号５３を送信信号変調回路２２により受電コイル３３の電力伝送波形の振幅を変調する信号を発生させて、受電側信号コイル４２に供給する。受電側信号コイル４２は、送信信号変調回路２２の信号により、磁界を発生させて、受電コイル３３の電力伝送波形の振幅を変調させる。これにより、受電側送信信号５３の情報が受電コイル３３の電力伝送波形に重畳されて情報が伝送される。
【００４４】
（実施の形態５）
本発明の非接触電力伝送及び通信システムに関して、図面を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図である。
【００４５】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１で構成する。非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１により、電力伝送と電力伝送波形の振幅を変調および復調することにより情報の伝送を行う。
【００４６】
実施の形態５の非接触電力伝送及び通信システムは、実施の形態１の非接触電力伝送送電装置１１と実施の形態３の非接触電力伝送受電装置３１により構成するので、詳細な説明は省略する。
【００４７】
そこで、実施の形態５で説明した非接触電力伝送及び通信システムの各部波形について、説明する。図８は、本発明の実施の形態５に係る非接触電力伝送及び通信システムの各部波形の説明図である。 図８（ａ）は、送電電力波形である。図８（ｂ）は、送電側送信信号波形である。図８（ｃ）は、送電側電力伝送波形である。図８（ｄ）は、受電側電力伝送波形である。図８（ｅ）は、充電用電力波形である。図８（ｆ）は、受電側受信信号波形である。
【００４８】
図７に示す本発明の非接触電力伝送及び通信システムにおいて、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、電力と情報を伝送した場合の各部分の波形について説明する。駆動回路１５より出力される、電力伝送の元となる図８（ａ）の交番電力の送電電力波形は、非接触電力伝送受電装置３１に伝送する情報である図８（ｂ）の送電側送信信号２４の波形と重畳されて、振幅が変調された送電側信号コイル２３から伝送する図８（ｃ）の電力伝送波形となる。受電コイル３３には、図８（ｄ）の受電側電力伝送の波形が伝送される。受電側電力伝送波形は、受電コイル３３の電力を伝送する交流波形を整流回路３４により整流して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５を介して図８（ｅ）の充電用電力波形となり、充電制御回路３６を介して外部の充電装置３７に充電する。受電側信号コイル４２が、受電コイル３３の電力伝送波形を検出して、電力伝送波形に重畳してあった情報を受信信号復調回路４３で復調して図８（ｆ）の受電側受信信号４４の波形とする。これにより、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、高耐圧部品を用いずに、簡単で安価な構成により、電力と情報を伝送したことを確認することができる。
【００４９】
（実施の形態６）
本発明の非接触電力伝送及び通信システムに関して、図面を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態６に係る非接触電力伝送及び通信システムのブロック図である。
【００５０】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１で構成する。非接触電力伝送送電装置１１と非接触電力伝送受電装置３１により、電力伝送と電力伝送波形の振幅を変調および復調することにより情報の伝送を行う。
【００５１】
実施の形態６の非接触電力伝送及び通信システムは、実施の形態２の非接触電力伝送送電装置１１と実施の形態４の非接触電力伝送受電装置３１により構成するので、詳細な説明は省略する。
【００５２】
実施の形態５で、非接触電力伝送及び通信システムの非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に、電力と情報を伝送した場合の各部分の波形について説明したが、非接触電力伝送送電装置１１から非接触電力伝送受電装置３１に情報を伝送した場合についても、同様に行うことが出来るのは、明らかである。
【００５３】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の非接触電力伝送及び通信システムは、特に携帯電話、ヘッドセット、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 非接触電力伝送送電装置
１２ 送電部
１３、２９ ＤＣ電源
１４ 発振回路
１５ 駆動回路
１６ 整合回路
１７ 送電コイル
２１ 送電信号部
２２ 送信信号変調回路
２３ 送電側信号コイル
２４ 送電側送信信号
２６ 信号駆動回路
２７ 抵抗
２８ ＦＥＴ
３１ 非接触電力伝送受電装置
３２ 受電部
３３ 受電コイル
３４ 整流回路
３５ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３６ 充電制御回路
３７ 充電装置
４１ 受電信号部
４２ 受電側信号コイル
４３ 受信信号復調回路
４４ 受電側受信信号
４６ コンデンサ
４７ 整流器
４８ 信号増幅回路
４９ 比較回路
５１ 切換回路
５２ 送電側受信信号
５３ 受電側送信信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、
前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、
前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、
前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、
前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、
前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、
さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、
外部からの送電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路と、
前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を前記送信信号変調回路の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイルとで構成され、
前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置。
【請求項２】
電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、
前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、
前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、
前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、
前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、
前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、
さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、または、情報を検出し、
前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイルと、
外部からの送電側送信信号の情報により前記送電コイルの電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部の送信信号変調回路と、
前記送電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に送電側受信信号として出力する送電信号部の受信信号復調回路と、
前記送電側信号コイルと接続させる前記送電信号部の送信信号変調回路と前記送電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、
前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置。
【請求項３】
前記送電コイルと前記送電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項４】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項５】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項６】
電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、
前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、
前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、
さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、
前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイルと、
前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受信信号復調回路とで構成され、
前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置。
【請求項７】
電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、
前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、
前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、
さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形の情報を検出し、または、情報を重畳し、
前記受電コイルの電力伝送波形の重畳されている情報を検出する、または、振幅を変調する受電側信号コイルと、
前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受電信号部の受信信号復調回路と、
外部の受電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部の送信信号変調回路と、
前記送電側信号コイルと接続させる前記受電信号部の送信信号変調回路と前記受電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、
前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置。
【請求項８】
前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項９】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項１０】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の非接触電力伝送送電装置と、請求項６に記載の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１２】
請求項１または２に記載の非接触電力伝送送電装置と、請求項７に記載の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１３】
前記送電コイルと前記送電側信号コイル、
および、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、それぞれ非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１４】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号または前記受電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１５】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、それぞれの前記送電部の電力伝送波形または前記受電部の電力伝送波形に重畳されている情報が復調されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１】
電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、
前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、
前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、
前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、
前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、
前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、
さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、
外部からの送電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる送信信号変調回路と、
前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を前記送信信号変調回路の信号により変調して情報を重畳させる送電側信号コイルとで構成され、
前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置。
【請求項２】
電力伝送を行う送電部と情報伝送を行う送電信号部からなり、
前記送電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
一定の周波数でパルス波形を発生させる発振回路と、
前記発振回路の周波数に応じて交番電力を発生させる駆動回路と、
前記駆動回路に伝送する電力を供給するＤＣ電源と、
前記駆動回路とのインピーダンス整合をする整合回路と、
前記整合回路からの電力伝送波形を伝送する送電コイルとで構成され、
さらに、前記送電信号部は前記送電コイルの電力伝送波形に情報を重畳し、または、情報を検出し、
前記送電コイルの電力伝送波形の振幅を変調する、または、重畳されている情報を検出する送電側信号コイルと、
外部からの送電側送信信号の情報により前記送電コイルの電力伝送波形を変調する信号を発生させる送電信号部の送信信号変調回路と、
前記送電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に送電側受信信号として出力する送電信号部の受信信号復調回路と、
前記送電側信号コイルと接続させる前記送電信号部の送信信号変調回路と前記送電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、
前記送電部と前記送電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送送電装置。
【請求項３】
前記送電コイルと前記送電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項４】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項５】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の非接触電力伝送送電装置。
【請求項６】
電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、
前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、
前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、
さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を復調し、
前記受電コイルの電力伝送波形に重畳されている情報を検出する受電側信号コイルと、
前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受信信号復調回路とで構成され、
前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置。
【請求項７】
電力伝送を行う受電部と情報伝送を行う受電信号部からなり、
前記受電部は非接触で電力と情報を電力伝送波形により伝送し、
前記電力伝送波形が伝送される受電コイルと、
前記受電コイルで受電した交番電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を任意の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから外部に接続された充電装置に供給する電力を制御する充電制御回路とで構成され、
さらに、前記受電信号部は前記受電コイルの電力伝送波形の情報を検出し、または、情報を重畳し、
前記受電コイルの電力伝送波形の重畳されている情報を検出する、または、振幅を変調する受電側信号コイルと、
前記受電側信号コイルで検出した情報を復調して外部に受電側受信信号として出力する受電信号部の受信信号復調回路と、
外部の受電側送信信号の情報により前記電力伝送波形を変調する信号を発生させる受電信号部の送信信号変調回路と、
前記送電側信号コイルと接続させる前記受電信号部の送信信号変調回路と前記受電信号部の受信信号復調回路を切換える切換回路とで構成され、
前記受電部と前記受電信号部が電気的に絶縁されていることを特徴とする非接触電力伝送受電装置。
【請求項８】
前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項９】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、前記電力伝送波形に重畳されている情報を復調することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項１０】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の非接触電力伝送受電装置。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の非接触電力伝送送電装置と、請求項６に記載の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１２】
請求項１または２に記載の非接触電力伝送送電装置と、請求項７に記載の非接触電力伝送受電装置から構成されていることを特徴とする非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１３】
前記送電コイルと前記送電側信号コイル、
および、前記受電コイルと前記受電側信号コイルが、それぞれ非接触で磁気的に結合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１４】
前記送信信号変調回路は、スイッチング素子と抵抗から構成され、前記送電側送信信号または前記受電側送信信号により前記スイッチング素子のオンとオフの動作を制御されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【請求項１５】
前記受信信号復調回路は、信号増幅回路と比較回路から構成され、それぞれの前記送電部の電力伝送波形または前記受電部の電力伝送波形に重畳されている情報が復調されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の非接触電力伝送及び通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１５９１７（Ｐ２０１３−１１５９１７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９６６０（Ｐ２０１１−２５９６６０）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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