(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を生成する交流電源と、
前記交流電力を送電する送電素子と、
前記交流電源及び前記送電素子との間に設けられ、送信信号を生成する第１のマイクロプロセッサと、を有する送電装置と、
前記送電された交流電力を受け取る受電素子と、
前記受電素子が受け取った交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、
前記平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、
前記送信信号に基づいて返信信号を生成する第２のマイクロプロセッサと、
前記電圧変換回路の出力電力、及び、前記返信信号が入力される充電制御回路と、
前記充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、を有する受電装置と、を有し、
前記返信信号に基いて、前記充電制御回路は前記蓄電装置への充電速度を切り替え、
前記蓄電装置への充電速度を切り替えることにより、前記蓄電装置の抵抗値を変化させ、
前記蓄電装置の抵抗値を変化させることにより、インピーダンスを変化させ、
前記インピーダンスを変化させることにより、変調信号を生成させ、
前記生成された変調信号は、前記受電装置から前記送電装置に送信され、
前記送信された変調信号は、前記第１のマイクロプロセッサで処理され、
前記充電制御回路は、
第１の抵抗と、
前記第１の抵抗とは異なる抵抗値を有する第２の抵抗と、
第１乃至第ｎのトランジスタと、ダイオード接続されたトランジスタと、を有するカレントミラー回路と、を有し、
前記ダイオード接続されたトランジスタのゲートは、前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのゲートと電気的に接続され、
前記ダイオード接続されたトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記ダイオード接続されたトランジスタのソースまたはドレインの他方は、スイッチを介して前記第１の抵抗または前記第２の抵抗の一方の端子と電気的に接続され、
前記第１の抵抗及び第２の抵抗の他方の端子は、接地され、
前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのソースまたはドレインの他方は、前記蓄電装置と電気的に接続されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
交流電力を生成する交流電源と、
電磁結合により前記交流電力を伝送する第１の電磁結合コイルと、
前記交流電源及び前記第１の電磁結合コイルとの間に設けられ、送信信号を生成する第１のマイクロプロセッサと、
電磁共鳴により前記第１の電磁結合コイルから伝送された交流電力を伝送する第１の共鳴コイルと、を有する送電装置と、
電磁共鳴により前記第１の共鳴コイルから前記交流電力が伝送される第２の共鳴コイルと、
電磁結合により前記第２の共鳴コイルから前記交流電力が伝送される第２の電磁結合コイルと、
前記第２の電磁結合コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、
前記平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、
前記送信信号に基づいて返信信号を生成する第２のマイクロプロセッサと、
前記電圧変換回路の出力電力、及び、前記返信信号が入力される充電制御回路と、
前記充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、を有する受電装置と、を有し、
前記返信信号に基いて、前記充電制御回路は前記蓄電装置への充電速度を切り替え、
前記蓄電装置への充電速度を切り替えることにより、前記蓄電装置の抵抗値を変化させ、
前記蓄電装置の抵抗値を変化させることにより、インピーダンスを変化させ、
前記インピーダンスを変化させることにより、変調信号を生成させ、
前記生成された変調信号は、前記受電装置から前記送電装置に送信され、
前記送信された変調信号は、前記第１のマイクロプロセッサで処理され、
前記充電制御回路は、
第１の抵抗と、
前記第１の抵抗とは異なる抵抗値を有する第２の抵抗と、
第１乃至第ｎのトランジスタと、ダイオード接続されたトランジスタと、を有するカレントミラー回路と、を有し、
前記ダイオード接続されたトランジスタのゲートは、前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのゲートと電気的に接続され、
前記ダイオード接続されたトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記ダイオード接続されたトランジスタのソースまたはドレインの他方は、スイッチを介して前記第１の抵抗または前記第２の抵抗の一方の端子と電気的に接続され、
前記第１の抵抗及び第２の抵抗の他方の端子は、接地され、
前記第１乃至第ｎのトランジスタのそれぞれのソースまたはドレインの他方は、前記蓄電装置と電気的に接続されていることを特徴とする非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される発明の一態様は、非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子機器の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。近年では、携帯電話及びデジタルビデオカメラ等の携帯型の電子機器の普及が顕著である。また電力を基に動力を得る電気自動車等の電気推進移動体も製品として市場に登場しつつある。
【０００３】
携帯電話、デジタルビデオカメラまたは電気推進移動体には、蓄電手段である蓄電装置（バッテリ、蓄電池ともいう）が内蔵されている。当該蓄電装置の充電は、殆どが給電手段である家庭用交流電源より直接的に接触させて行われているのが現状である。また蓄電装置を具備しない構成または蓄電装置に充電された電力を用いない構成では、家庭用交流電源より配線等を介して直接給電し動作させているのが現状である。
【０００４】
一方で非接触により蓄電装置の充電または負荷への給電を行う方式についての研究開発も進んでおり、代表的な方式として、電磁結合方式（電磁誘導方式ともいう）（特許文献１参照）、電波方式（マイクロ波方式ともいう）、共鳴方式（共振方式ともいう）（特許文献２乃至特許文献４参照）が挙げられる。
【０００５】
特許文献２乃至特許文献４に示されるように、共鳴方式の非接触給電技術においては、電力を受ける側の装置（以下、受電装置という）及び電力を供給する側の装置（以下、送電装置という）のそれぞれが、共鳴コイルを有している。また受電装置及び送電装置には、それぞれ電磁結合コイルが設けられている。送電装置における電源から共鳴コイルへの給電、及び、受電装置における共鳴コイルから負荷への給電は、電磁結合コイルを介して行われる。
【０００６】
送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルは、同一の周波数で共鳴（ＬＣ共振）現象が発現するよう調整されている。
【０００７】
これら送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルが対向し、共鳴（共振）現象を起こすことにより、当該共鳴コイル間距離が離れている状態でも、効率の良い電力伝送が実現できる（非特許文献１参照）。
【０００８】
また、近年、個別の対象物にＩＤ（個体識別番号）を与えることで、その対象物が持っている情報の履歴を明確にし、生産、または管理等に役立てるといった個体認識技術が注目されている。特に、無線通信によりデータの送受信を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が世の中に普及しつつある（特許文献５参照）。ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムは、無線通信装置（質問器）とデータキャリア（応答器）から構成され、無線により両者の間でデータのやりとりを行う通信システムである。無線通信装置は、リーダ／ライタ、携帯電話、パーソナルコンピュータなど、無線による信号の送受信が可能であるものを指すが、本明細書においては代表的にリーダ／ライタと表記する。また、データキャリアは、一般にＲＦＩＤ、ＲＦタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、無線タグ、電子タグ等と呼ばれているが、本明細書においては代表的にＲＦＩＤと表記する。
【０００９】
ＲＦＩＤは、電源を持たない受動型（パッシブ型）のものや、電源を内蔵する能動型（アクティブ型）のものがある。パッシブ型のＲＦＩＤは、リーダ／ライタから発せられる無線信号（搬送波、または搬送波に変調波を重畳して生成された振幅変調波）を、ＲＦＩＤ内部に設けられた整流回路により直流電圧に変換する機能を有し、この直流電圧を用いてＲＦＩＤ内部の回路が動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０１５７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３５９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３９６９０号公報
【特許文献４】特開２０１０−２５２４６８号公報
【特許文献５】特開２００６−１８００７３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「ワイヤレス給電２０１０  非接触充電と無線電力電送のすべて」日経エレクトロニクス、２０１０年３月、ｐｐ．６６−８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の共鳴方式の非接触給電システムにおいて、送電装置の共鳴コイルと受電装置の共鳴コイルが適切な距離を維持している場合でないと、最大効率が得られないという問題点がある。二つの共鳴コイルが遠すぎる場合はもちろん効率が低下するが、近すぎる場合でも伝送効率が低下してしまう。
【００１３】
したがって、給電システムとは別に、送電装置側及び受電装置側に無線信号の通信機能を具備させ、当該通信機能を用い、二つの共鳴コイルの距離、当該非接触給電システムの伝送効率等を検知できる機能を有していることが望ましい。
【００１４】
また当該給電システムに無線機能を組み込むことができれば、回路構成の簡素化が可能となり、省スペース化、低コスト化につながる。
【００１５】
図２は、無線通信機能を組み込んだ共鳴方式の非接触給電システムの回路図である。図２に示す非接触給電システムは、送電装置１００及び受電装置２１０を有する。
【００１６】
図２に示す非接触給電システムは、ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムを応用したものである。より具体的には、図２に示す非接触給電システムは、リーダ／ライタとして機能する回路１０１を送電装置１００、ＲＦＩＤとして機能する回路２４１を受電装置２１０に応用した構成である。図２に示す非接触給電システムでは、送電装置１００で発生させる電磁波に振幅変調をかけ、当該振幅変調をかけた電磁波（変調信号）を用いて送電装置１００及び受電装置２１０間で無線通信を行う。
【００１７】
送電装置１００は、交流電源１０７、混合器１０２、方向性結合器１０３、送受信回路１０４、マイクロプロセッサ１０５、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８、コンデンサ１０９を有している。リーダ／ライタとして機能する回路１０１は、混合器１０２、方向性結合器１０３、変調回路１４１及び復調回路１４２を有する送受信回路１０４、マイクロプロセッサ１０５を有している。
【００１８】
また受電装置２１０は、コンデンサ２１１、共鳴コイル２１２、電磁結合コイル２１３、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４、方向性結合器２１４、整流回路２１５、コンデンサ２１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７、充電制御回路２１８、マイクロプロセッサ２１９、変調回路２２５及び復調回路２２６を有する送受信回路２２１、蓄電装置２２２を有している。なお、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４は負荷変調回路２３５を構成している。またＲＦＩＤとして機能する回路２４１は、負荷変調回路２３５、マイクロプロセッサ２１９、送受信回路２２１を有している。
【００１９】
交流電源１０７は高周波電力を出力する電源である。交流電源１０７の一方の端子は、混合器１０２の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１０７の他方の端子は、接地されている。
【００２０】
混合器１０２は、交流電源１０７で生成された交流の高周波電力（交流信号）の周波数を変える機能を有する回路である。混合器１０２の第１の端子は、交流電源１０７の一方の端子に電気的に接続されている。混合器１０２の第２の端子は、方向性結合器１０３の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１０２の第３の端子は、変調回路１４１の第１の端子に電気的に接続されている。
【００２１】
方向性結合器１０３及び方向性結合器２１４（「方向性結合器：カプラ」ともいう）は、順方向に伝搬する電力（進行波）若しくは逆方向に伝搬する電力（反射波）、またはその両方に対応する信号を取り出すことができる。方向性結合器１０３の第１の端子は、混合器１０２の第２の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１０３の第２の端子は、電磁結合コイル１０６の一方の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１０３の第３の端子は、復調回路１４２の第１の端子に電気的に接続されている。
【００２２】
送受信回路１０４の変調回路１４１は、マイクロプロセッサ１１９から出力された送信信号を、混合器１０２が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。ここで、混合器１０２の第３の端子に電気的に接続されている変調回路１４１の第１の端子を、端子ＴＸと呼ぶこともあり、変調回路１４１の端子ＴＸから出力され混合器１０２の第３の端子に入力される信号を、信号ＴＸと呼ぶこともある。
【００２３】
変調回路１４１の第１の端子（端子ＴＸ）は、混合器１０２の第３の端子に電気的に接続されている。変調回路１４１の第２の端子は、マイクロプロセッサの第１の端子と電気的に接続されている。
【００２４】
復調回路１４２は、受電装置２１０からの無線信号（本明細書では返信信号という）をマイクロプロセッサ１０５が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。ここで、方向性結合器１０３の第３の端子と電気的に接続されている復調回路１４２の第１の端子を、端子ＲＸと呼ぶこともあり、方向性結合器１０３の第３の端子から出力され復調回路１４２の端子ＲＸに入力される信号を、信号ＲＸと呼ぶこともある。
【００２５】
復調回路１４２の第１の端子（端子ＲＸ）は、方向性結合器１０３の第３の端子に電気的に接続されている。復調回路１４２の第２の端子は、マイクロプロセッサ１０５の第２の端子に電気的に接続されている。
【００２６】
マイクロプロセッサ１０５は、送電装置１００から送信される交流信号（交流の高周波電力）の値を決定する機能や、受電装置２１０へ送信する送信信号を生成する機能や、当該送信信号に応じて受電装置２１０から返信され、受電装置２１０の情報を有する返信信号を処理する機能を有する。マイクロプロセッサ１０５の第１の端子は、変調回路１４１の第２の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ１０５の第２の端子は、復調回路１４２の第２の端子に電気的に接続されている。
【００２７】
電磁結合コイル１０６の一方の端子は、方向性結合器１０３の第２の端子に電気的に接続されている。電磁結合コイル１０６の他方の端子は接地されている。
【００２８】
共鳴コイル１０８の一方の端子は、コンデンサ１０９の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル１０８の他方の端子は、コンデンサ１０９の他方の端子に電気的に接続されている。
【００２９】
交流電源１０７から共鳴コイル１０８への給電は、電磁結合コイル１０６を介して電磁結合方式を用いて行われる。
【００３０】
送電装置１００の電磁結合コイル１０６及び受電装置２１０の電磁結合コイル２１３は、例えば１ループ程度に巻かれたコイルであり、送電装置１００の共鳴コイル１０８及び受電装置２１０の共鳴コイル２１２は、例えば数ループ程度に巻かれたコイルである。
【００３１】
送電装置１００の共鳴コイル１０８、及び後述する受電装置２１０の共鳴コイル２１２は、両端が開放されたコイルである。当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２は、浮遊容量によるコンデンサ（図２のコンデンサ１０９及びコンデンサ２１１に相当）を有する。これによって、当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２は、ＬＣ共振回路となる。なお、コンデンサは浮遊容量方式に限らず、コイルの両端にコンデンサを電気的に接続してＬＣ共振回路を実現してもよい。
【００３２】
なおコイルを用いた電力伝送技術において、高い伝送効率を示す指標となるパラメータとしてｋ×Ｑがある（ｋは結合係数、Ｑは共鳴コイルのＱ値）。結合係数ｋは、給電側の共鳴コイルと受電側の共鳴コイルとの結合の度合いを示す係数である。またＱ値は、共振回路の共振のピークの鋭さを表す値である。共鳴方式の非接触給電技術では、高い伝送効率を実現するため、当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２として、Ｑ値が非常に高く設定された共鳴コイル（例えば、Ｑは１００より大きい（ｋ×Ｑが１より大きい））を用いることが好ましい。
【００３３】
交流電源１０７で生成された交流電力は、混合器１０２、方向性結合器１０３、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８を介して、受電装置２１０に伝送される。
【００３４】
またマイクロプロセッサ１０５で生成された送信信号は、変調回路１４１の端子ＴＸ、混合器１０２、方向性結合器１０３、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８を介して、受電装置２１０に伝送される。
【００３５】
受電装置２１０において、共鳴コイル２１２の一方の端子は、コンデンサ２１１の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル２１２の他方の端子は、コンデンサ２１１の他方の端子に電気的に接続されている。
【００３６】
電磁結合コイル２１３の一方の端子は、方向性結合器２１４の第１の端子に電気的に接続されている。電磁結合コイル２１３の他方の端子は、整流回路２１５の第１の端子及び負荷２３４の一方の端子に電気的に接続されている。
【００３７】
なお図２において、送電装置１００は、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８、及びコンデンサ１０９（送電素子１５１とする）、並びに、受電装置２１０は、電磁結合コイル２１３、共鳴コイル２１２、及びコンデンサ２１１（受電素子２５２とする）を有しているが、これに限定されない。送電素子１５１及び受電素子２５２は、それぞれ、ヘリカルアンテナを用いた磁界型の素子や、メアンダラインアンテナを用いた電界型の素子を用いてもよい。
【００３８】
方向性結合器２１４の第１の端子は、電磁結合コイル２１３の一方の端子及び負荷２３１の一方の端子に電気的に接続されている。方向性結合器２１４の第２の端子は、整流回路２１５の第２の端子に電気的に接続されている。方向性結合器２１４の第３の端子は、送受信回路２２１の復調回路２２６の第１の端子に電気的に接続されている。
【００３９】
送電装置１００から伝送された送信信号は、共鳴コイル２１２、電磁結合コイル２１３、方向性結合器２１４、及び復調回路２２６の端子ＲＸを介して、マイクロプロセッサ２１９に伝送される。
【００４０】
マイクロプロセッサ２１９に伝送された送信信号は、マイクロプロセッサ２１９で処理され、受電装置の情報を有する返信信号として伝送される。
【００４１】
上述のように、負荷変調回路２３５は、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４から構成されている。
【００４２】
負荷２３１の一方の端子は、電磁結合コイル２１３の一方の端子及び方向性結合器２１４の第１の端子に電気的に接続されている。負荷２３１の他方の端子は、トランジスタ２３２のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。
【００４３】
トランジスタ２３２のゲートは、送受信回路２２１の変調回路２２５の第１の端子及びトランジスタ２３３のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２３２のソース又はドレインの一方は、負荷２３１の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ２３２のソース又はドレインの他方は、トランジスタ２３３のソース又はドレインの一方に電気的に接続されており、かつ、接地されている。
【００４４】
トランジスタ２３３のゲートは、送受信回路２２１の変調回路２２５の第１の端子及びトランジスタ２３２のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２３３のソース又はドレインの一方は、トランジスタ２３２のソース又はドレインの他方に電気的に接続されており、かつ、接地されている。トランジスタ２３３のソース又はドレインの他方は、負荷２３４の他方の端子に電気的に接続されている。
【００４５】
負荷２３４の一方の端子は、電磁結合コイル２１３の他方の端子及び整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。負荷２３４の他方の端子は、トランジスタ２３３のソース又はドレインの他方に電気的に接続されている。
【００４６】
上記、マイクロプロセッサ２１９で生成された返信信号は、変調回路２２５の端子ＴＸを介して、負荷変調回路２３５に入力される。これにより負荷変調回路２３５は、返信信号に基づいて変調信号を生成する。生成された変調信号は、受電装置２１０の電磁結合コイル２１２、共鳴コイル２１３、受電装置１００の共鳴コイル１０８、電磁結合コイル１０６、方向性結合器１０３、及び復調回路１４２の端子ＲＸを介して、マイクロプロセッサ１０５に伝送される。
【００４７】
整流回路２１５は、４つのダイオードから構成される整流ブリッジである。整流回路２１５は、交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバータ）として機能する。整流回路２１５の第１の端子は、電磁結合コイル２１３の他方の端子及び負荷２３４の一方の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第２の端子は、方向性結合器２１４の第２の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第３の端子は、コンデンサ２１６の一方の端子、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第１の端子、及びマイクロプロセッサ２１９の第１の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第４の端子は接地されている。
【００４８】
コンデンサ２１６は、整流回路２１５から出力された直流電力を蓄え、かつ放出することにより、直流電力を平滑化する機能を有する。すなわち、コンデンサ２１６は、直流電力を平滑化する平滑化回路ともいえる。コンデンサ２１６の一方の端子は、整流回路２１５の第３の端子、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第１の端子、マイクロプロセッサ２１９の第１の端子に電気的に接続されている。コンデンサ２１６の他方の端子は、接地されている。
【００４９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７は、直流電圧の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第１の端子は、コンデンサ２１６の一方の端子、整流回路２１５の第３の端子、及びマイクロプロセッサ２１９の第１の端子に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第２の端子は、充電制御回路２１８の第１の端子に電気的に接続されている。
【００５０】
充電制御回路２１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７から出力された直流電力の蓄電装置２２２への充電を制御する回路である。充電制御回路２１８の第１の端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第２の端子に電気的に接続されている。充電制御回路２１８の第２の端子は、蓄電装置２２２の正極に電気的に接続されている。
【００５１】
蓄電装置２２２の正極は、充電制御回路２１８の第２の端子に電気的に接続されている。蓄電装置２２２の負極は接地されている。
【００５２】
以上のように、受電装置２１０に伝送された交流電力は、共鳴コイル２１２、電磁結合コイル２１３、方向性結合器２１４を介して整流回路２１５に電送される。当該交流電力は、整流回路２１５により整流、すなわち直流電力に変換される。さらに当該直流電力は平滑化回路２１６により平滑化される。平滑化された直流電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７により電圧値を変換される。当該電圧値を変換された直流電力は、充電制御回路２１８に制御される蓄電装置２２２に蓄えられる。
【００５３】
送受信回路２２１の復調回路２２６は、送電装置１００が送信し受電装置２１０が受信した高周波電力が方向性結合器２１４を介してマイクロプロセッサ２１９に入力される際に、当該高周波電力を、マイクロプロセッサ２１９が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。
【００５４】
復調回路２２６の第１の端子は、方向性結合器２１４の第３の端子に電気的に接続されている。復調回路２２６の第２の端子は、マイクロプロセッサ２１９の第３の端子に電気的に接続されている。ここで方向性結合器２１４の第３の端子に電気的に接続されている復調回路２２６の第１の端子を、端子ＲＸと呼ぶこともあり、方向性結合器２１４の第３の端子から出力され復調回路２２６の端子ＲＸに入力される信号を、信号ＲＸと呼ぶこともある。
【００５５】
送受信回路２２１の変調回路２２５は、マイクロプロセッサ２１９から出力された信号を、変調する機能を有する回路である。当該変調された信号がトランジスタ２３２のゲート及びトランジスタ２３３のゲートに入力することにより、返信信号を受電装置２１０から送電装置１００に送信することが可能となる。
【００５６】
変調回路２２５の第１の端子は、トランジスタ２３２のゲート及びトランジスタ２３３のゲートに電気的に接続されている。変調回路２２５の第２の端子は、マイクロプロセッサ２１９の第２の端子に電気的に接続されている。ここでトランジスタ２３２のゲート及びトランジスタ２３３のゲートに電気的に接続されている変調回路２２５の第１の端子を、端子ＴＸと呼ぶこともあり、変調回路２２５から出力されトランジスタ２３２のゲート及びトランジスタ２３３のゲートに入力される信号を、信号ＴＸと呼ぶこともある。
【００５７】
マイクロプロセッサ２１９は、送電装置１００から送信される交流信号（交流の高周波電力）を処理する機能や、受電装置２１０の情報を有する返信信号を生成する機能や、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７に入力される電力（電圧及び電流）を検知する機能を有する。
【００５８】
マイクロプロセッサ２１９の第１の端子は、コンデンサ２１６の一方の端子、整流回路２１５の第３の端子、及びＤＣ−ＤＣコンバータ２１７の第１の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ２１９の第２の端子は、変調回路２２５の第２の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ２１９の第３の端子は、復調回路２２６の第２の端子に電気的に接続されている。
【００５９】
図２に示す非接触給電システムでは、受電装置２１０に含まれる、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４を含む負荷変調回路２３５の電力消費が大きいという欠点がある。トランジスタ２３２及びトランジスタ２３３は、負荷変調回路２３５にてオン及びオフを繰り返すことにより、受け取った高周波電力から変調信号を生成する。生成された変調信号は、方向性結合器２１４及び復調回路２２６を介して、マイクロプロセッサ２１９に入力される。また、マイクロプロセッサ２１９は、受電装置２１０の情報を返信信号として、負荷変調回路２３５を介して送電装置１００に送信する。
【００６０】
以上のように、変調信号生成中は、受電装置２１０が送電装置１００から受け取った高周波電力の一部が負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４を流れることとなる。高周波電力とは高エネルギーの電力であるため、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４が発熱する恐れが生じる。また発熱により、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４が劣化する恐れや破壊が生じる恐れがある。
【００６１】
またトランジスタ２３２及びトランジスタ２３３が破壊されない場合においても、無線通信を行うたびに発熱により電力の一部を失ってしまうという恐れがある。このように、無線通信を行うたびに電力の一部を失ってしまうと、電力の伝送効率が低下してしまう。
【００６２】
以上を鑑みて、開示される発明の一様態では、電力の伝送効率が高い、無線通信機能を組み込んだ共鳴方式の非接触給電システムを提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００６３】
開示される発明の一様態では、受電装置のマイクロプロセッサから出力され、受電装置の情報を有する返信信号を、蓄電装置への充電速度を制御する充電制御回路に入力する。返信信号が高レベル電位か低レベル電位かに基づいて、充電制御回路は充電速度（蓄電装置に流れ込む充電電流の電流値）を切り替える。返信信号が高レベル電位か低レベル電位のいずれかの電位を有するため、蓄電装置への充電速度もデジタル的に変化する。これにより蓄電装置の負荷抵抗としての抵抗値が変化し、インピーダンスが変化する。インピーダンスの変化により変調信号を生成する。
【００６４】
生成された変調信号は、受電装置の電磁結合コイル、共鳴コイル、送電装置の共鳴コイル、電磁結合コイルにより、受電装置から送電装置に送信される。送電装置に送信された変調信号は、送電装置のマイクロプロセッサに入力され処理される。
【００６５】
開示される発明の一様態は、交流電力を生成する交流電源と、当該交流電力を送電する送電素子と、当該交流電源及び当該送電素子との間に設けられ、送信信号を生成する第１のマイクロプロセッサと、を有する送電装置と、当該送電された交流電力を受け取る受電素子と、当該受電素子が受け取った交流電力を直流電力に変換する整流回路と、当該整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、当該平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、当該送信信号に基づいて返信信号を生成する第２のマイクロプロセッサと、当該電圧変換回路の出力電力、及び、当該返信信号が入力される充電制御回路と、当該充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、を有する受電装置と、を有し、当該返信信号に基いて、当該充電制御回路は当該蓄電装置への充電速度を切り替え、当該蓄電装置への充電速度を切り替えることにより、当該蓄電装置の抵抗値を変化させ、当該蓄電装置の抵抗値を変化させることにより、インピーダンスを変化させ、当該インピーダンスを変化させることにより、変調信号を生成させ、当該生成された変調信号は、当該受電装置から当該送電装置に送信され、当該送信された変調信号は、当該第１のマイクロプロセッサで処理されることを特徴とする非接触給電システムに関する。
【００６６】
開示される発明の一様態は、交流電力を生成する交流電源と、電磁結合により当該交流電力を伝送する第１の電磁結合コイルと、当該交流電源及び当該第１の電磁結合コイルとの間に設けられ、送信信号を生成する第１のマイクロプロセッサと、電磁共鳴により当該第１の電磁結合コイルから伝送された交流電力を伝送する第１の共鳴コイルとを有する送電装置と、電磁共鳴により当該第１の共鳴コイルから当該交流電力が伝送される第２の共鳴コイルと、電磁結合により当該第２の共鳴コイルから当該交流電力が伝送される第２の電磁結合コイルと、当該第２の電磁結合コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、当該整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、当該平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、当該送信信号に基づいて返信信号を生成する第２のマイクロプロセッサと、当該電圧変換回路の出力電力、及び、当該返信信号が入力される充電制御回路と、当該充電制御回路により充電が制御される蓄電装置とを有する受電装置と、を有し、当該返信信号に基いて、当該充電制御回路は当該蓄電装置への充電速度を切り替え、当該蓄電装置への充電速度を切り替えることにより、当該蓄電装置の抵抗値を変化させ、当該蓄電装置の抵抗値を変化させることにより、インピーダンスを変化させ、当該インピーダンスを変化させることにより、変調信号を生成させ、当該生成された変調信号は、当該受電装置から当該送電装置に送信され、当該送信された変調信号は、当該第１のマイクロプロセッサで処理されることを特徴とする非接触給電システムに関する。
【００６７】
開示される発明の一様態において、当該充電制御回路は、第１の抵抗と、当該第１の抵抗とは異なる抵抗値を有する第２の抵抗と、カレントミラー回路とを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６８】
開示される発明の一様態により、電力の伝送効率が高い、無線通信機能を組み込んだ共鳴方式の非接触給電システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】非接触給電システムの回路図。
【図２】非接触給電システムの回路図。
【図３】充電制御回路の回路図。
【図４】充電電流の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本明細書に開示された発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し、本明細書に開示された発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書に開示された発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００７１】
なお本明細書に開示された発明において、半導体装置とは、半導体を利用することで機能する素子及び装置全般を指し、電子回路、表示装置、発光装置等を含む電気装置およびその電気装置を搭載した電子機器をその範疇とする。
【００７２】
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、説明を分かりやすくするために、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００７３】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００７４】
図１は、本実施の形態の無線通信機能を組み込んだ共鳴方式の非接触給電システムの回路図である。図１に示す非接触給電システムは、送電装置１００及び受電装置１１０を有する。
【００７５】
送電装置１００は、交流電源１０７、混合器１０２、方向性結合器１０３、送受信回路１０４、マイクロプロセッサ１０５、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８、コンデンサ１０９を有している。
【００７６】
また受電装置１１０は、コンデンサ１１１、共鳴コイル１１２、電磁結合コイル１１３、方向性結合器１１４、整流回路１１５、コンデンサ２１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１７、充電制御回路２１８、マイクロプロセッサ１１９、変調回路１２５及び復調回路１２６を有する送受信回路１２１、蓄電装置１２２を有している。
【００７７】
交流電源１０７は高周波電力を出力する電源である。交流電源１０７の一方の端子は、混合器１０２の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１０７の他方の端子は、接地されている。
【００７８】
混合器１０２は、交流電源１０７で生成された交流の高周波電力（交流信号）の周波数を変える機能を有する回路である。混合器１０２の第１の端子は、交流電源１０７の一方の端子に電気的に接続されている。混合器１０２の第２の端子は、方向性結合器１０３の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１０２の第３の端子は、変調回路１４１の第１の端子に電気的に接続されている。
【００７９】
方向性結合器１０３及び方向性結合器２１４（「方向性結合器：カプラ」ともいう）は、順方向に伝搬する電力（進行波）若しくは逆方向に伝搬する電力（反射波）、またはその両方に対応する信号を取り出すことができる。方向性結合器１０３の第１の端子は、混合器１０２の第２の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１０３の第２の端子は、電磁結合コイル１０６の一方の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１０３の第３の端子は、復調回路１４２の第１の端子に電気的に接続されている。
【００８０】
送受信回路１０４の変調回路１４１は、マイクロプロセッサ１１９から出力された送信信号を、混合器１０２が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。ここで、混合器１０２の第３の端子に電気的に接続されている変調回路１４１の第１の端子を、端子ＴＸと呼ぶこともあり、変調回路１４１の端子ＴＸから出力され混合器１０２の第３の端子に入力される信号を、信号ＴＸと呼ぶこともある。
【００８１】
変調回路１４１の第１の端子（端子ＴＸ）は、混合器１０２の第３の端子に電気的に接続されている。変調回路１４１の第２の端子は、マイクロプロセッサの第１の端子と電気的に接続されている。
【００８２】
復調回路１４２は、受電装置２１０からの無線信号（本明細書では返信信号という）をマイクロプロセッサ１１９が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。ここで、方向性結合器１０３の第３の端子と電気的に接続されている復調回路１４２の第１の端子を、端子ＲＸと呼ぶこともあり、方向性結合器１０３の第３の端子から出力され復調回路１４２の端子ＲＸに入力される信号を、信号ＲＸと呼ぶこともある。
【００８３】
復調回路１４２の第１の端子（端子ＲＸ）は、方向性結合器１０３の第３の端子に電気的に接続されている。復調回路１４２の第２の端子は、マイクロプロセッサ１０５の第２の端子に電気的に接続されている。
【００８４】
マイクロプロセッサ１０５は、送電装置１００から送信される交流信号（交流の高周波電力）の値を決定する機能や、受電装置１１０へ送信する送信信号を生成する機能や、当該送信信号に応じて受電装置１１０から返信され、受電装置１１０の情報を有する返信信号を処理する機能を有する。マイクロプロセッサ１０５の第１の端子は、変調回路１４１の第２の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ１０５の第２の端子は、復調回路１４２の第２の端子に電気的に接続されている。
【００８５】
電磁結合コイル１０６の一方の端子は、方向性結合器１０３の第２の端子に電気的に接続されている。電磁結合コイル１０６の他方の端子は接地されている。
【００８６】
共鳴コイル１０８の一方の端子は、コンデンサ１０９の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル１０８の他方の端子は、コンデンサ１０９の他方の端子に電気的に接続されている。
【００８７】
交流電源１０７から共鳴コイル１０８への給電は、電磁結合コイル１０６を介して電磁結合方式を用いて行われる。
【００８８】
送電装置１００の電磁結合コイル１０６及び受電装置１１０の電磁結合コイル１１３は、例えば１ループ程度に巻かれたコイルであり、送電装置１００の共鳴コイル１０８及び受電装置１１０の共鳴コイル１１２は、例えば数ループ程度に巻かれたコイルである。
【００８９】
送電装置１００の共鳴コイル１０８、及び後述する受電装置１１０の共鳴コイル１１２は、両端が開放されたコイルである。当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル１１２は、浮遊容量によるコンデンサを有する。これによって、当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル１１２は、ＬＣ共振回路となる。なお、コンデンサは浮遊容量方式に限らず、コイルの両端にコンデンサを電気的に接続してＬＣ共振回路を実現してもよい。
【００９０】
なおコイルを用いた電力伝送技術において、高い伝送効率を示す指標となるパラメータとしてｋ×Ｑがある（ｋは結合係数、Ｑは共鳴コイルのＱ値）。結合係数ｋは、給電側の共鳴コイルと受電側の共鳴コイルとの結合の度合いを示す係数である。またＱ値は、共振回路の共振のピークの鋭さを表す値である。共鳴方式の非接触給電技術では、高い伝送効率を実現するため、当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル１１２として、Ｑ値が非常に高く設定された共鳴コイル（例えば、Ｑは１００より大きい（ｋ×Ｑが１より大きい））を用いることが好ましい。
【００９１】
交流電源１０７で生成された交流電力は、混合器１０２、方向性結合器１０３、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８を介して、受電装置１１０に伝送される。
【００９２】
またマイクロプロセッサ１０５で生成された送信信号は、変調回路１４１の端子ＴＸ、混合器１０２、方向性結合器１０３、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８を介して、受電装置１１０に伝送される。
【００９３】
受電装置１１０において、共鳴コイル１１２の一方の端子は、コンデンサ１１１の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル１１２の他方の端子は、コンデンサ１１１の他方の端子に電気的に接続されている。
【００９４】
電磁結合コイル１１３の一方の端子は、方向性結合器１１４の第１の端子に電気的に接続されている。電磁結合コイル１１３の他方の端子は、整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。
【００９５】
なお図１において、送電装置１００は、電磁結合コイル１０６、共鳴コイル１０８、及びコンデンサ１０９（送電素子１５１とする）、並びに、受電装置１１０は、電磁結合コイル１１３、共鳴コイル１１２、及びコンデンサ１１１（受電素子１５２とする）を有しているが、これに限定されない。送電素子１５１及び受電素子１５２は、それぞれ、ヘリカルアンテナを用いた磁界型の素子や、メアンダラインアンテナを用いた電界型の素子を用いてもよい。
【００９６】
送電素子１５１は、方向結合器１０３及び混合器１０２を介して交流電源１０７に電気的に接続されており、交流電源１０７で生成された交流電力を送電する機能を有する。また、受電素子１５２は、方向性結合器１１４及び整流回路１１５に電気的に接続されており、当該送電された交流電力を受け取る機能を有する。
【００９７】
方向性結合器１１４の第１の端子は、電磁結合コイル１１３の一方の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１１４の第２の端子は、整流回路１１５の第２の端子に電気的に接続されている。方向性結合器１１４の第３の端子は、送受信回路１２１の復調回路１２６の第１の端子に電気的に接続されている。
【００９８】
送電装置１００から伝送された送信信号は、共鳴コイル１１２、電磁結合コイル１１３、方向性結合器１１４、及び復調回路１２６の端子ＲＸを介して、マイクロプロセッサ１１９に伝送される。
【００９９】
マイクロプロセッサ１１９に伝送された送信信号は、マイクロプロセッサ１１９で処理され、受電装置の情報を有する返信信号として伝送される。
【０１００】
整流回路１１５は、４つのダイオードから構成される整流ブリッジである。整流回路１１５は、交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバータ）として機能する。整流回路１１５の第１の端子は、電磁結合コイル１１３の他方の端子に電気的に接続されている。整流回路１１５の第２の端子は、方向性結合器１１４の第２の端子に電気的に接続されている。整流回路１１５の第３の端子は、コンデンサ１１６の一方の端子、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第１の端子、及びマイクロプロセッサ１１９の第１の端子に電気的に接続されている。整流回路１１５の第４の端子は接地されている。
【０１０１】
コンデンサ１１６は、整流回路１１５から出力された直流電力を蓄え、かつ放出することにより、直流電力を平滑化する機能を有する。すなわち、コンデンサ１１６は、直流電力を平滑化する平滑化回路ともいえる。コンデンサ１１６の一方の端子は、整流回路１１５の第３の端子、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第１の端子、マイクロプロセッサ１１９の第１の端子に電気的に接続されている。コンデンサ１１６の他方の端子は、接地されている。
【０１０２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７は、直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第１の端子は、コンデンサ１１６の一方の端子、整流回路１１５の第３の端子、及びマイクロプロセッサ１１９の第１の端子に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第２の端子は、充電制御回路１１８の第１の端子に電気的に接続されている。
【０１０３】
充電制御回路１１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７から出力された直流電力が、蓄電装置１２２に充電されるのを制御する回路である。充電制御回路１１８の第１の端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第２の端子に電気的に接続されている。充電制御回路１１８の第２の端子は、蓄電装置１２２の正極に電気的に接続されている。充電制御回路１１８の第３の端子は、送受信回路１２１の変調回路１２５の第１の端子に電気的に接続されている。なお充電制御回路１１８の具体的な回路構成の例については後述する。
【０１０４】
蓄電装置１２２の正極は、充電制御回路１１８の第２の端子に電気的に接続されている。蓄電装置１２２の負極は接地されている。
【０１０５】
受電装置１１０に伝送された交流電力は、共鳴コイル１１２、電磁結合コイル１１３、方向性結合器１１４を介して整流回路１１５に電送される。当該交流電力は、整流回路１１５により整流、すなわち直流電力に変換される。さらに当該直流電力は平滑化回路１１６により平滑化される。平滑化された直流電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７により電圧値を変換される。当該電圧値を変換された直流電力は、充電制御回路１１８に制御される蓄電装置１２２に蓄えられる。
【０１０６】
送受信回路１２１の復調回路１２６は、送電装置１００が送信し受電装置１１０が受信した高周波電力が方向性結合器１１４を介してマイクロプロセッサ１１９に入力される際に、当該高周波電力を、マイクロプロセッサ１１９が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。
【０１０７】
復調回路１２６の第１の端子は、方向性結合器１１４の第３の端子に電気的に接続されている。復調回路１２６の第２の端子は、マイクロプロセッサ１１９の第３の端子に電気的に接続されている。ここで方向性結合器１１４の第３の端子に電気的に接続されている復調回路１２６の第１の端子を、端子ＲＸと呼ぶこともあり、方向性結合器１１４の第３の端子から出力され復調回路１２６の端子ＲＸに入力される信号を、信号ＲＸと呼ぶこともある。
【０１０８】
送受信回路１２１の変調回路１２５は、マイクロプロセッサ１１９から出力された信号を、変調する機能を有する回路である。
【０１０９】
変調回路１２５の第１の端子は、充電制御回路１１８の第３の端子に電気的に接続されている。変調回路１２５の第２の端子は、マイクロプロセッサ１１９の第２の端子に電気的に接続されている。ここで充電制御回路１１８の第３の端子に電気的に接続されている変調回路１２５の第１の端子を、端子ＴＸと呼ぶこともあり、変調回路１２５から出力され充電制御回路１１８の第３の端子に入力される信号を、信号ＴＸと呼ぶこともある。
【０１１０】
マイクロプロセッサ１１９は、送電装置１００から送信される交流信号（交流の高周波電力）のを処理する機能や、受電装置１１０の情報を有する返信信号を生成する機能や、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７に入力される電力（電圧及び電流）を検知する機能を有する。
【０１１１】
マイクロプロセッサ１１９の第１の端子は、整流回路１１５の第３の端子、コンデンサ１１６の一方の端子、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の第１の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ１１９の第２の端子は、変調回路１２５の第２の端子に電気的に接続されている。マイクロプロセッサ１１９の第３の端子は、復調回路１２６の第２の端子に電気的に接続されている。
【０１１２】
マイクロプロセッサ１１９は、上述のように、受電装置１１０の情報を返信信号として生成する。生成された返信信号は、変調回路１２５の端子ＴＸを介して、蓄電装置１２２への充電速度を制御する充電制御回路１１８に入力される。返信信号が高レベル電位か低レベル電位かに基づいて、充電制御回路１１８は充電速度（蓄電装置１２２に流れ込む充電電流の電流値）を切り替える。返信信号が高レベル電位か低レベル電位のいずれかの電位を有するため、蓄電装置１２２への充電速度もデジタル的に変化する。これにより蓄電装置１２２の負荷抵抗としての抵抗値が変化し、インピーダンスが変化する。インピーダンスの変化により変調信号が生成される。以上より、返信信号に基づいて変調信号が生成される。
【０１１３】
生成された変調信号は、受電装置１１０の電磁結合コイル１１２、共鳴コイル１１３、受電装置１００の共鳴コイル１０８、電磁結合コイル１０６、方向性結合器１０３、及び復調回路１４２の端子ＲＸを介して、マイクロプロセッサ１０５に伝送され、マイクロプロセッサ１０５で処理される。
【０１１４】
ここで、充電制御回路１１８の回路構成の一例を図３に示す。
【０１１５】
図３に示す充電制御回路１１８は、抵抗値Ｒ１を有する抵抗１３１、抵抗値Ｒ２を有する抵抗１３２、スイッチ１３５、トランジスタ１３３、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎ（ｎは１以上の整数）を有している。図３に示す充電制御回路１１８において、トランジスタ１３３、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎ（ｎは１以上の整数）がカレントミラー回路を構成している。
【０１１６】
抵抗１３１の一方の端子は、スイッチ１３５の一方の端子に電気的に接続される、又は、スイッチ１３５の一方の端子にされず浮遊電位である。抵抗１３１の他方の端子は、接地されている。
【０１１７】
抵抗１３２の一方の端子は、スイッチ１３５の一方の端子に電気的に接続される、又は、スイッチ１３５の一方の端子にされず浮遊電位である。抵抗１３２の他方の端子は、接地されている。
【０１１８】
スイッチ１３５の一方の端子は、抵抗１３１の一方の端子又は抵抗１３２の端子に電気的に接続される。スイッチ１３５の一方の端子が、抵抗１３１の一方の端子又は抵抗１３２の端子のいずれかに電気的に接続されるかは、返信信号による。スイッチ１３５の他方の端子は、トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方、トランジスタ１３３のゲート、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのゲートに電気的に接続されている。
【０１１９】
トランジスタ１３３のゲートは、トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのゲート、スイッチ１３５の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方は、トランジスタ１３３のゲート、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのゲート、スイッチ１３５の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ１３３のソース又はドレインの他方は、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのソース又はドレインの一方、電源電圧Ｖｄｄを与える端子１３６に電気的に接続されている。
【０１２０】
トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのゲートは、トランジスタ１３３のゲート、トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方、スイッチ１３５の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのソース又はドレインの一方は、トランジスタ１３３のソース又はドレインの他方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１７の出力電圧Ｖｏｕｔが印加される端子１３６に電気的に接続されている。トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのソース又はドレインの他方は、蓄電装置１２２の正極に電気的に接続されている。
【０１２１】
図３に示す充電制御回路１１８において、カレントミラー回路を構成するトランジスタ１３３、及び、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのそれぞれのゲートの電位は等しい。そのため、トランジスタ１３３、及び、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのそれぞれのソース及びドレインを流れる電流値は等しくなる。
【０１２２】
図３に示すように、蓄電装置１２２に流れ込む充電電流Ｉｏｕｔの電流値は、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのソース及びドレインを流れる電流値の総和である。トランジスタ１３３、及び、トランジスタ１３４＿１乃至トランジスタ１３４＿ｎのそれぞれのソース及びドレインを流れる電流値は等しいので、充電電流Ｉｏｕｔの電流値は、トランジスタ１３３のソース及びドレインを流れる電流値のｎ倍の値となる。
【０１２３】
トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方は、スイッチ１３５を介して、抵抗値Ｒ１を有する抵抗１３１、又は、抵抗値Ｒ２を有する抵抗１３２に電気的に接続される。トランジスタ１３３のソース又はドレインの一方が、抵抗１３１又は抵抗１３２のいずれかに電気的に接続されるかは、返信信号に基づいて決定される。
【０１２４】
以上から、蓄電装置１２２に流れ込む充電電流Ｉｏｕｔの電流値は、返信信号に基づいて決定される。
【０１２５】
充電制御回路１１８として図３に示す回路を用いた場合の、時間Ｔと充電電流Ｉｏｕｔの関係を、図４に示す。なお、図３に示す充電制御回路１１８の抵抗１３１の抵抗値Ｒ１が、抵抗１３２の抵抗値Ｒ２より小さいとすると（Ｒ１＜Ｒ２）、スイッチ１３５が抵抗１３１に電気的に接続された場合は、充電電流Ｉｏｕｔは大きく（電流値Ｉｈとする）、スイッチ１３５が抵抗１３２に電気的に接続された場合は、充電電流Ｉｏｕｔは小さく（電流値Ｉｌとする）なる（Ｉｈ＞Ｉｌ）。
【０１２６】
図４に示すように、返信信号が高レベル電位か低レベル電位かに基づいて、充電電流Ｉｏｕｔは、電流値Ｉｈ又は電流値Ｉｌにデジタル的に変化する。
【０１２７】
充電電流Ｉｏｕｔがデジタル的に変化することで、蓄電装置１２２の負荷抵抗としての抵抗値が変化し、インピーダンスが変化する。インピーダンスの変化により変調信号が生成される。
【０１２８】
また、充電電流Ｉｏｕｔがデジタル的に変化したとしても、蓄電装置１２２を充電する電流は流れ続ける。このため、蓄電装置１２２に直流電力が充電され続ける。なお、蓄電装置１２２への充電が終了すると、変調信号の生成も終了する。
【０１２９】
以上本実施の形態では、受電装置１１０の情報を有する返信信号に基づいて、充電制御回路１１８により、蓄電装置１２２への充電速度を変化させる。蓄電装置１２２への充電速度を変化させることにより、蓄電装置１２２の負荷抵抗としての抵抗値が変化し、インピーダンスが変化する。インピーダンスの変化により変調信号を生成することができる。
【０１３０】
よって本実施の形態の非接触給電システム（図１参照）では、図２の非接触給電システムとは異なり、充電装置１１０が受け取った高周波電力の経路ではない部分で変調信号を生成する。これにより発熱が生じることを抑制でき、さらに電力の一部を失うことも防ぐことができる。よって本実施の形態により、電力の伝送効率が高い、無線通信機能を組み込んだ共鳴方式の非接触給電システムを提供することが可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１００    送電装置
１０１    回路
１０２    混合器
１０３    方向性結合器
１０４    送受信回路
１０５    マイクロプロセッサ
１０６    電磁結合コイル
１０７    交流電源
１０８    共鳴コイル
１０９    コンデンサ
１１０    受電装置
１１１    コンデンサ
１１２    共鳴コイル
１１３    電磁結合コイル
１１４    方向性結合器
１１５    整流回路
１１６    コンデンサ
１１７    ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１８    充電制御回路
１１９    マイクロプロセッサ
１２１    送受信回路
１２２    蓄電装置
１２５    変調回路
１２６    復調回路
１３１    抵抗
１３２    抵抗
１３３    トランジスタ
１３４＿１    トランジスタ
１３４＿２    トランジスタ
１３４＿ｎ    トランジスタ
１３５    スイッチ
１３６    端子
１４１    変調回路
１４２    復調回路
２１０    受電装置
２１１    コンデンサ
２１２    共鳴コイル
２１３    電磁結合コイル
２１４    方向性結合器
２１５    整流回路
２１６    コンデンサ
２１７    ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１８    充電制御回路
２１９    マイクロプロセッサ
２２１    送受信回路
２２２    蓄電装置
２２５    変調回路
２２６    復調回路
２３１    負荷
２３２    トランジスタ
２３３    トランジスタ
２３４    負荷
２３５    負荷変調回路
２４１    回路
【図１】
0005780894.tif 000002
【図２】
0005780894.tif 000003
【図３】
0005780894.tif 000004
【図４】
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