(57)【要約】 【課題】  複数のインピーダンス整合条件に切り替えることができ、部品点数の増加を抑えた非接触信号伝送装置の提供をすること。  【解決手段】  整合回路部２を有し、整合回路部２の内部には整合切替スイッチ部２１を内蔵している。整合切替スイッチ部２１は、例えば、２つのライン間にコンデンサを介して半導体スイッチが接続されることで構成される。半導体スイッチが導通状態となれば、２つのライン間に接続されたコンデンサにより、２つのライン間に静電容量を生じさせる。半導体スイッチが遮断状態となれば、２つのライン間は、ほぼ開放状態となり、ほとんど静電容量は生じない。すなわち、半導体スイッチにより、２つのライン間の静電容量が切り替わり、整合回路部２全体の整合状態を切り替えることができる。【選択図】図１
2015220816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器と非接触で通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送を行うアンテナ部と、
第１整合状態と第２整合状態を切り替える整合切替スイッチ部を有する整合回路部と、
少なくとも１つの回路モジュール部を有する第１回路モジュール群と、少なくとも１つの回路モジュール部を有する第２回路モジュール群を有する回路モジュール集合体を備え、
前記アンテナ部は、前記整合回路部と接続され、
前記回路モジュール集合体は、それぞれ前記整合回路部と接続され、
第１の信号により前記アンテナ部を介して前記外部機器と通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送をする場合には、
前記整合切替スイッチ部は、前記整合回路部を前記第１整合状態に切り替え、
前記第１整合状態にある前記整合回路部により前記アンテナ部と、前記第１回路モジュール群のインピーダンスが整合し、
第２の信号により前記アンテナ部を介して前記外部機器と通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送をする場合には、
前記整合切替スイッチ部は、前記整合回路部を前記第２整合状態に切り替え、
前記第２整合状態にある前記整合回路部により前記アンテナ部と、前記第２回路モジュール群のインピーダンスが整合することを特徴とする非接触信号伝送装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触信号伝送装置のうち、外部機器と前記アンテナ部を介して非接触で通信信号の送受信及び受電を行う非接触受電装置であって、
前記第１の信号とは通信信号であり、
前記第２の信号とは電力伝送信号であり、
前記第１回路モジュール群は、信号送信部、信号受信部を有し、
前記第２回路モジュール群は、電力受電部、及び負荷変調通信部を有していることを特徴とする非接触受電装置。
【請求項３】
前記負荷変調通信部の入出力インピーダンスは、前記信号送信部及び前記信号受信部の入出力インピーダンスよりも高いことを特徴とする請求項２記載の非接触受電装置。
【請求項４】
前記整合回路部と、前記負荷変調通信部の間に半導体スイッチ部が接続され、
前記電力受電部が前記アンテナ部より受電する場合には、
前記半導体スイッチ部が遮断状態となり、
前記電力受電部が前記アンテナ部より受電しない場合には、
前記半導体スイッチ部が遮断状態となることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の非接触受電装置。
【請求項５】
前記整合回路部と、前記信号送信部及び前記信号受信部の間に半導体スイッチ部が接続され、
前記整合切替スイッチ部が、前記第１の整合状態に前記整合回路部を切り替えた場合には、
前記半導体スイッチ部が導通状態となり、
前記整合切替スイッチ部が、前記第２の整合状態に前記整合回路部を切り替えた場合には、
前記半導体スイッチ部が導通状態となることを特徴とする請求項４に記載の非接触受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で外部と信号の送信あるいは受信を行う非接触信号伝送装置に関する。
【０００２】
また、非接触信号伝送装置のうち、非接触で通信信号の送受信、及び電力信号の受電を行う非接触電力受電装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
整合回路に複数の回路モジュールを接続する構成が検討されている。
【０００４】
例えば特許文献１では、アンテナ及び整合回路を介して電力の受電と、データの送受信を行う電子機器の構成が開示され、さらに段落００７２、図３等には、非接触電力受電時に入力部を接地することで通信回路を保護する構成が開示されている。
【０００５】
また、通信や非接触電力伝送において、スイッチにより整合回路のインピーダンス整合条件を調整する検討がなされている。
【０００６】
例えば特許文献２では、スイッチにより整合回路を切り替え、通信周波数帯域を変更する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１１８７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のようにアンテナより整合回路を介して複数の回路モジュールを接続する構成では、各々の回路モジュールでインピーダンス整合条件が異なる場合が多く、単一の整合回路では十分なインピーダンス整合が図れないという課題がある。
【０００９】
そこで、特許文献２のようにインピーダンス整合条件毎に整合回路を設け、スイッチで切り替える構成とすると、整合回路の部品点数が増加するという課題がある。
【００１０】
すなわち本発明は、インピーダンス整合条件の異なる複数の回路モジュールが整合回路に接続された場合でも、整合回路の部品点数の増加を抑えつつも、各々の回路モジュールとのインピーダンス整合を行うことが可能である非接触信号伝送装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を本発明は、外部機器と非接触で通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送を行うアンテナ部と、第１整合状態と第２整合状態を切り替える整合切替スイッチ部を有する整合回路部と、少なくとも１つの回路モジュール部を有する第１回路モジュール群と、少なくとも１つの回路モジュール部を有する第２回路モジュール群を有する回路モジュール集合体を備え、前記アンテナ部は、前記整合回路部と接続され、前記回路モジュール集合体は、それぞれ前記整合回路部と接続され、第１の信号により前記アンテナ部を介して前記外部機器と通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送をする場合には、前記整合切替スイッチ部は、前記整合回路部を前記第１整合状態に切り替え、前記第１整合状態にある前記整合回路部により前記アンテナ部と、前記第１回路モジュール群のインピーダンスが整合し、第２の信号により前記アンテナ部を介して前記外部機器と通信、若しくは電力伝送、又は通信及び電力伝送をする場合には、前記整合切替スイッチ部は、前記整合回路部を前記第２整合状態に切り替え、前記第２整合状態にある前記整合回路部により前記アンテナ部と、前記第２回路モジュール群のインピーダンスが整合する非接触信号伝送装置により解決することができる。
【００１２】
ここでの電力伝送とは、非接触信号伝送装置より伝送先へ電力を伝送する場合と、伝送先より非接触信号伝送装置へ電力を伝送する場合のいずれも含むことを意味する。
【００１３】
また、上記非接触信号伝送装置のうち、外部機器と前記アンテナ部を介して非接触で通信信号の送受信及び受電を行う非接触受電装置であって、前記第１の信号とは通信信号であり、前記第２の信号とは電力伝送信号であり、前記第１回路モジュール群は、信号送信部、信号受信部を有し、前記第２回路モジュール群は、電力受電部、及び負荷変調通信部を有していることが望ましい。
【００１４】
信号送信部と信号受信部はインピーダンス整合条件が近いことから第１回路モジュール群として構成し、負荷変調通信部と電力受電部はインピーダンス整合条件の範囲が広いため第２回路モジュール群として構成している。
【００１５】
また、前記負荷変調通信部の入出力インピーダンスは、前記信号送信部及び前記信号受信部の入出力インピーダンスよりも高いことが望ましい。
【００１６】
前記整合回路部と、前記負荷変調通信部の間に半導体スイッチ部が接続され、前記電力受電部が前記アンテナ部より受電する場合には、前記半導体スイッチ部が遮断状態となり、前記電力受電部が前記アンテナ部より受電しない場合には、前記半導体スイッチ部が遮断状態となることが望ましい。
【００１７】
また、前記整合回路部と、前記信号送信部及び前記信号受信部の間に半導体スイッチ部が接続され、前記整合切替スイッチ部が、前記第１の整合状態に前記整合回路部を切り替えた場合には、前記半導体スイッチ部は導通状態となり、前記整合切替スイッチ部が、前記第２の整合状態に前記整合回路部を切り替えた場合には、前記半導体スイッチ部は遮断状態となることが望ましい。
【００１８】
信号送受信回路部は、特に電力伝送信号による過剰な電力から保護する必要性があるため、半導体スイッチ部により遮断することで万全な保護を行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、整合回路内部に整合切替スイッチ部を設け、整合回路自体のインピーダンス整合状態を切り替えることにより、部品点数の増加を抑えつつ、複数のインピーダンス整合条件に適合可能な非接触信号伝送装置とすることができる。  
【００２０】
さらに、電力伝送信号による過剰な電力を半導体スイッチ部により遮断することで、信号送受信回路部及び負荷変調通信部の万全な保護を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における実施形態１に係る非接触充電装置のブロック回路図である。
【図２】本発明における実施形態１に係る非接触充電装置のブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）  
図１は、本発明における実施形態１に係る非接触充電装置のブロック回路図である。
【００２３】
本実施形態における非接触充電装置は、外部の非接触送電装置等と、非接触で電力の受電、及び信号の送受信を行うループコイル状のアンテナ部１を有する。
【００２４】
また、整合回路部２を有し、整合回路部２の内部には整合切替スイッチ部２１を内蔵している。
【００２５】
整合切替スイッチ部２１は、例えば、２つのライン間にコンデンサを介して半導体スイッチが接続されることで構成される。
【００２６】
半導体スイッチが導通状態となれば、２つのライン間に接続されたコンデンサにより、２つのライン間に静電容量を生じさせる。
【００２７】
半導体スイッチが遮断状態となれば、２つのライン間は、ほぼ開放状態となり、ほとんど静電容量は生じない。
【００２８】
すなわち、半導体スイッチにより、２つのライン間の静電容量が切り替わり、整合回路部２全体の整合状態を切り替えることができる。
【００２９】
また、負荷変調通信部３１、送信部３２、受信部３３による通信部３を構成している。
【００３０】
また、整流回路部４１、直流電圧変換部４２、充電制御部４３、二次電池４４による電力受電部４を構成している。
【００３１】
負荷変調通信部３１は、直列コンデンサ、共通回路部２２を介してアンテナ部１に接続されている。
【００３２】
送信部３２は、整合化部２３、整合切替スイッチ部２１、直列コンデンサ、共通回路部２２を介してアンテナ部１に接続されている。
【００３３】
受信部３３は、ローパスフィルタ部２４、共通回路部２２を介してアンテナ部１に接続されている。
【００３４】
電力受電部４は、共通回路部２２を介してアンテナ部１に接続されている。
【００３５】
すなわち、いずれも共通回路部２２を介してアンテナ部１に接続されており、整合切替スイッチ部２１によるライン間静電容量切り替えの影響は、全てのインピーダンス整合状態に影響を与えている。
【００３６】
ここで、送信部３２、受信部３３を第１回路モジュール群とし、電力受電部４と負荷変調通信部３１を第２回路モジュール群とする。
【００３７】
整合切替スイッチ部２１の半導体スイッチが導通状態にある場合は、第１回路モジュール群とアンテナ部１がインピーダンス整合し、第２回路モジュール群とアンテナ部１がインピーダンス整合から外れるよう、予め整合回路部２を調整しておく。
【００３８】
一方、整合切替スイッチ部２１の半導体スイッチが遮断状態にある場合は、第１回路モジュール群とアンテナ部１がインピーダンス整合から外れ、第２回路モジュール群とアンテナ部１がインピーダンス整合するよう、予め整合回路部２を調整しておく。
【００３９】
まず、アンテナ部１が外部と信号を送受信する場合は、半導体スイッチを導通状態とする。
【００４０】
これにより、第１回路モジュール群とアンテナ部１はインピーダンス整合するため、通信信号の反射、減衰を最小限のものとすることができる。
【００４１】
また、第２回路モジュール群とアンテナ部１はインピーダンス整合から外れるため、電力受電部４のインピーダンスによる通信信号減衰等の影響を防ぐことができる。
【００４２】
一方、アンテナ部１が外部より非接触で電力を受電する場合は、半導体スイッチを遮断状態とする。
【００４３】
これにより、第１回路モジュール群とアンテナ部１はインピーダンス整合から外れるため、電力信号による過剰な電圧が送信部３２、受信部３３に伝わることを防止できる。
【００４４】
また、第２回路モジュール群とアンテナ部１はインピーダンス整合するため、アンテナ部１より電力受電部４への送電を効率良く行うことができる。
【００４５】
（実施形態２）  
図２は、本発明における実施形態１に係る非接触充電装置のブロック回路図である。  
【００４６】
実施形態１における図１とは、直列コンデンサと共通回路部２２の間に整合切替スイッチ部２１を設けている点が異なる。
【００４７】
また、負荷変調通信部３１、送信部３２、受信部３３と整合回路部２との間に保護半導体スイッチ９を設けている点が異なる。
【００４８】
アンテナ部１を介して外部と通信する場合は保護半導体スイッチ９を導通状態とし、アンテナ部１が電力を受電する場合は、保護半導体スイッチ９を遮断状態とする。
【００４９】
これにより、負荷変調通信部３１、送信部３２、受信部３３の電力信号からの万全な保護を図ることができる。
【００５０】
電力受電部４とインピーダンス整合条件が共通する負荷変調通信部３１には電力信号による過剰な電圧が発生する恐れがあるため、保護半導体スイッチ９を設けることが特に望ましく、電力受電部４とインピーダンス整合条件が相違する送信部３２、受信部３３の保護半導体スイッチ９を設けなくともよい。
【００５１】
また、本実施形態では、外部から受電を行う非接触充電装置としたが、電力受電部４を交流電源に置き換え、非接触送電装置としてもよい。
【００５２】
また、整合切替スイッチ部２１の配置は、本実施形態のものに限らず、整合回路部２の任意の部分にしてもよい。
【００５３】
さらに、整合切替スイッチ部２１を半導体とコンデンサの直列構成とするだけでなく、インダクタや抵抗等の任意の受動部品と半導体スイッチを組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  アンテナ部  
２  整合回路部  
３  通信部  
４  電力受電部  
９  保護半導体スイッチ  
２１  整合切替スイッチ部  
２２  共通回路部  
２３  整合化部  
２４  ローパスフィルタ部  
３１  負荷変調通信部  
３２  送信部  
３３  受信部  
４１  整流回路部  
４２  直流電圧変換部  
４３  充電制御部  
４４  二次電池  
【図１】
2015220816.tif 000003
【図２】
2015220816.tif 000004