(57)【要約】  送電装置（１００）は、直流電力が入力される入力端子と、交流電力を出力して送電コイルに供給する出力端子とを備えた送電回路（１２０）と、送電回路（１２０）の入力端子における直流電力をモニタして、直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を出力する直流モニタ回路（１１０）と、直流モニタ信号に基づいて、受電装置（２００）の消費電力を変化させることにより受電装置（２００）から送電装置（１００）に送られた負荷変調信号を検出して復調し、復調信号を出力する復調回路（１３０）とを備える。
2014174790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルを含む無線送電装置と受電コイルを含む無線受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルとを電磁気的に結合させることによって、前記無線送電装置から送電された交流電力を前記無線受電装置が受電する無線給電システムの無線送電装置において、
前記無線送電装置は、
直流電力が入力される入力端子と、前記交流電力を出力して前記送電コイルに供給する出力端子とを備えたインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力端子における直流電力をモニタして、前記直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を出力する直流モニタ回路と、
前記直流モニタ信号に基づいて、前記無線受電装置の消費電力を変化させることにより前記無線受電装置から前記無線送電装置に送られた負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力する第１の復調回路とを備える無線送電装置。
【請求項２】
前記直流モニタ信号は、前記直流電力に係る電流の変化を示す請求項１に記載の無線送電装置。
【請求項３】
前記直流モニタ回路は、前記直流電力の電源と前記インバータ回路の入力端子との間に直列に接続された抵抗を備え、前記抵抗に流れる電流を前記抵抗の両端の電圧を測定することによりモニタする請求項２に記載の無線送電装置。
【請求項４】
前記直流モニタ回路は、前記抵抗の両端の電圧を増幅する増幅器を備えた請求項３に記載の無線送電装置。
【請求項５】
前記直流モニタ回路と前記第１の復調回路との間にインピーダンス変換回路をさらに備えた請求項１から４のいずれかに記載の無線送電装置。
【請求項６】
前記無線送電装置は、
前記インバータ回路の出力端子における交流電力をモニタして、前記交流電力に係る特性の変化を示す交流モニタ信号を出力する交流モニタ回路と、
前記交流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力する第２の復調回路と、
前記第１及び第２の復調信号の少なくとも一方が正常に復調されているか否かを判断し、正常に復調された復調信号を選択する制御回路とを備えた請求項１から５のいずれかに記載の無線送電装置。
【請求項７】
前記無線送電装置は、
前記インバータ回路の出力端子における交流電力をモニタして、前記交流電力に係る特性の変化を示す交流モニタ信号を出力する交流モニタ回路と、
前記直流モニタ信号及び前記交流モニタ信号の一方を前記第１の復調回路に送るスイッチと、
前記スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記第１の復調回路は、前記スイッチを介して前記直流モニタ信号が入力されているとき、前記直流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力し、前記スイッチを介して前記交流モニタ信号が入力されているとき、前記交流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力し、
前記制御回路は、前記第１の復調信号が正しく復調されていないとき、前記交流モニタ信号を前記第１の復調回路に送り、前記第２の復調信号が正しく復調されていないとき、前記直流モニタ信号を前記第１の復調回路に送るように前記スイッチを切り換える請求項１から５のいずれかに記載の無線送電装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の無線送電装置と、無線受電装置とを含む無線給電システムであって、
前記無線受電装置は、
受電コイルと、
前記無線受電装置の消費電力を変化させることにより前記無線受電装置から前記無線送電装置に負荷変調信号を送信する負荷変調回路とを備えた無線給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線送電装置から無線受電装置に非接触で電力を送電する無線給電システムの無線送電装置であって、無線受電装置の消費電力を変化させることにより無線受電装置から送られた負荷変調信号を受信して復調する無線送電装置に関する。本開示はまた、そのような無線送電装置と、無線受電装置とを含む無線給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コイル間の電磁誘導を利用して、バッテリーを搭載した機器に充電したり、タブレット端末などのモバイル機器に給電したりする無線給電システムが普及しつつある。このような無線給電システムでは、無線受電装置から無線送電装置に、電力供給量の増減などを要求することが必要とされる場合がある。このため、例えば、無線受電装置に備えたスイッチデバイス等によって負荷の大きさ（例えば、負荷抵抗を変化させることにより変化する無線受電装置の消費電力）を変化させ、負荷の変化を無線受電装置から無線送電装置に伝える負荷変調方式により、無線受電装置から無線送電装置への通信を行っている。【０００３】
このような負荷変調方式を用いた無線送電装置として、例えば、特許文献１に記載の送電装置が知られている。特許文献１の送電装置は、送電コイルの一端の電位を検出し、当該検出した電位を接地電位以上の電位に制限することで、受電装置から送電装置に送られた信号を抽出して復調することを特徴とした送電装置である。無線給電システムでは、安全に電力を供給するために、受電装置からの信号を送電装置が受信して常に正常に復調できる状態を保持することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１１７７９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、従来の無線送電装置では、負荷変調により無線受電装置から無線送電装置に送られた信号（負荷変調信号）を安定して抽出することができず、ビット誤り率が高くなる可能性があった。例えば、特許文献１の送電装置では、送電コイルの一端の電位をモニタする方式であるので安定して信号を抽出することができず、ビット誤り率が高くなるという課題を有していた。従って、特許文献１の送電装置のビット誤り率を低減してパケット読取率を高めるためには、送電コイルの一端の電位に現れる変化を大きくさせて一定以上の変調度を達成することが必要であった。しかしながら、負荷変調方式では、無線受電装置において本来の負荷とは別の経路に電流を流して見かけの負荷を増大させることで変調をかけているので、変調度を大きくするということは損失が大きくなるということになり、システム全体の電力伝送効率の劣化を招くという課題があった。【０００６】
本開示の目的は、以上の課題を解決し、電力伝送効率の劣化を招くことなく、安定したパケット受信を行うことができる無線送電装置を提供することにある。また、本開示の目的は、そのような無線送電装置を備えた無線給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一の態様に係る無線送電装置は、
送電コイルを含む無線送電装置と受電コイルを含む無線受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルとを電磁気的に結合させることによって、前記無線送電装置から送電された交流電力を前記無線受電装置が受電する無線給電システムの無線送電装置において、
前記無線送電装置は、
直流電力が入力される入力端子と、前記交流電力を出力して前記送電コイルに供給する出力端子とを備えたインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力端子における直流電力をモニタして、前記直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を出力する直流モニタ回路と、
前記直流モニタ信号に基づいて、前記無線受電装置の消費電力を変化させることにより前記無線受電装置から前記無線送電装置に送られた負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力する第１の復調回路とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の送電装置によれば、無線受電装置から送られた負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することができる無線送電装置を提供することができる。本開示によれば、そのような送電装置を備えた無線給電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る無線給電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の負荷変調回路２１０の詳細構成を示す回路図である。
【図３】第１の実施形態の第１の変形例に係る受電装置の負荷変調回路２１０Ａの詳細構成を示す回路図である。
【図４】図１の送電装置１００の直流モニタ回路１１０の詳細構成を示す回路図である。
【図５】第１の実施形態の第２の変形例に係るインピーダンス変換回路１５０を備えた送電装置の構成の一部を示す回路図である。
【図６】第１の実施形態の第３の変形例に係る送電装置１００Ａの構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る送電装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。
【図８】図７の送電制御回路１４０Ｂによって実行される復調信号選択処理のフローチャートである。
【図９】第３の実施形態に係る送電装置１００Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の送電制御回路１４０Ｃによって実行されるモニタ信号選択処理のフローチャートである。
【図１１】送電回路１２０の出力端子における交流電力から得られた復調信号のエラー発生回数を示す表である。
【図１２】送電回路１２０の入力端子における直流電力から得られた復調信号のエラー発生回数を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
第１の実施形態．
図１は、本開示の第１の実施形態に係る無線給電システムの構成を示すブロック図である。無線給電システムは、直流電源１０に接続された送電装置１００と、負荷装置３００に接続された受電装置２００とで構成される。図１の無線給電システムでは、送電装置１００の直流回路部分における直流電力をモニタすることにより、受電装置２００から送電装置１００に送られた負荷変調信号を受信する。
【００１２】
送電装置１００は、直流モニタ回路１１０、送電回路１２０、復調回路１３０、送電制御回路１４０、及び送電コイルＬ１を備える。送電回路１２０は、直流電力を所定の送電周波数の交流電力に変換するインバータ回路を含む。送電回路１２０の入力端子は、直流モニタ回路１１０を介して直流電源１０に接続され、直流電源１０から直流電力が入力される。送電回路１２０の出力端子は、送電コイルＬ１に接続され、交流電力を出力する。直流モニタ回路１１０は、送電回路１２０の入力端子における直流電力をモニタして、直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を復調回路１３０に出力する。直流モニタ信号は、例えば、直流電力に係る電流の変化を示す。復調回路１３０は、直流モニタ信号に基づいて、受電装置２００の消費電力を変化させることにより受電装置２００から送電装置１００に送られた負荷変調信号を検出して復調し、復調信号を出力する。送電制御回路１４０は、復調信号を処理し、その内容に従って送電回路１２０を制御する。送電回路１２０が例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）を行うとき、送電制御回路１４０は、ＰＷＭの周波数及び／又はデューティ比などを変化させるように送電回路１２０を制御する。
【００１３】
受電装置２００は、受電コイルＬ２、負荷変調回路２１０、整流回路２２０、給電制御回路２３０、及び受電制御回路２４０を備える。受電コイルＬ２は、送電装置１００の送電コイルＬ１に電磁気的に結合され、送電装置１００から送電コイルＬ１を介して送電された交流電力を受電する。受電された交流電力は、負荷変調回路２１０を介して整流回路２２０に送られる。整流回路２２０によって整流された直流電力は、受電制御回路２４０を介して負荷装置３００に送られる。受電制御回路２４０は、例えば負荷装置３００の消費電力量を給電制御回路２３０から取得し、送電装置から受電した電力を負荷装置３００に供給するかどうかを判断して、給電制御回路２３０を制御する。受電制御回路２４０は、例えば負荷装置３００の消費電力量に基づいて電力供給量の増減などを要求する信号を生成する変調信号生成器２４１を備える。この信号は、例えば２値のデータパケットである。負荷変調回路２１０は、変調信号生成器２４１によって生成された信号に基づいて、受電装置２００の消費電力（すなわち、受電コイルＬ２を流れる交流電力）を変化させることにより、負荷変調信号を生成する。負荷変調信号は、受電コイルＬ２及び送電コイルＬ１を介して受電装置２００から送電装置１００に送信される。
【００１４】
図２は、図１の負荷変調回路２１０の詳細構成を示す回路図である。負荷変調回路２１０は、キャパシタＣ１、Ｃ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、及び抵抗Ｒ１を備える。負荷変調回路２１０は、変調信号生成器２４１によって生成された信号に基づいてスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオン／オフすることで、負荷装置３００とは別に電流の流れる経路を開いたり閉じたりし、これにより、受電装置２００全体としての負荷抵抗を変化させ、これにより、受電装置２００の消費電力を変化させる。
【００１５】
図３は、第１の実施形態の第１の変形例に係る受電装置の負荷変調回路２１０Ａの詳細構成を示す回路図である。図１及び図２では、負荷変調回路２１０は整流回路２２０の前段に位置していたが、負荷変調回路は整流回路２２０の後段に配置されてもよい。図３に示す、整流回路２２０の後段に配置された負荷変調回路２１０Ａは、抵抗Ｒ２及びスイッチＳＷ３を備え、負荷変調回路２１０Ａは、変調信号生成器２４１によって生成された信号に基づいてスイッチＳＷ３をオン／オフする。
【００１６】
図４は、図１の送電装置１００の直流モニタ回路１１０の詳細構成を示す回路図である。直流モニタ回路１１０は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３、増幅器１１１、及びトランジスタ１１２を備える。抵抗Ｒ１１は、直流電源１０と送電回路１２０の入力端子との間に直列に接続された微小抵抗であり、直流モニタ回路１１０は、抵抗Ｒ１１に流れる電流を抵抗Ｒ１１の両端の電圧を測定することによりモニタする。増幅器１１１は、抵抗Ｒ１１に電流が流れることで誘起される微小電圧を増幅する差動増幅器である。増幅された電圧が、直流モニタ信号として復調回路１３０に送られる。
【００１７】
抵抗Ｒ１１で消費される電力が送電電力の１００分の１以下となるように抵抗Ｒ１１の抵抗値を十分に小さく設定することで、抵抗Ｒ１１で消費される電力を抑え、電力伝送効率の劣化を防ぐことができる。さらに、抵抗Ｒ１１の両端の電圧を増幅器１１１で増幅しているので、ノイズに埋もれることなく、直流電力に係る電流の変化を検出することができる。例えば、１６ボルトの直流電源１０及び１０ミリΩの抵抗値を有する抵抗Ｒ１１を用いたとき、直流モニタ回路１１０に５アンペアの電流が流れても、抵抗Ｒ１１による電力損失は０．０５ワットである。８０ワットの送電電力に対して、電力損失は１００分の１以下となり、電力伝送効率は実質的にほとんど劣化しない。
【００１８】
図５は、第１の実施形態の第２の変形例に係るインピーダンス変換回路１５０を備えた送電装置の構成の一部を示す回路図である。図５の送電装置は、直流モニタ回路１１０と復調回路１３０との間にインピーダンス変換回路１５０をさらに備える。インピーダンス変換回路１５０は、増幅器１５１を備える。復調回路１３０の入力インピーダンスが低い場合に、高い入力インピーダンスを有するインピーダンス変換回路１５０を直流モニタ回路１１０と復調回路１３０との間に設ける。これにより、直流モニタ信号が復調回路１３０の影響を受けないようになり、直流モニタ信号の劣化を防ぐことができる。図５のインピーダンス変換回路１５０は、ボルテージフォロアと呼ばれる１倍の増幅率をもつ増幅器を用いたインピーダンス変換回路の構成を用いているが、その他の回路構成によるインピーダンス変換回路を用いてもよい。
【００１９】
以下、図１の無線給電システムの動作原理について説明する。
【００２０】
負荷変調方式を用いた無線給電システムでは、受電装置２００の消費電力が変化すると、受電コイルＬ２及び送電コイルＬ１を介して、送電装置１００の出力端子における交流電力も変化する。このとき、送電装置１００の出力端子における電圧と電流の双方が変化するが、電圧と電流のどちらが主に変化するのかは、負荷装置３００の状態によって、また、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２の結合状態等によって変わる。
【００２１】
一般的な、高周波を利用した無線通信において、電力は高周波搬送波に信号（情報）を載せるために使用されるので、信号は交流回路部分にのみ表れて、直流回路部分の電力ラインに信号が載ることはない。一方、無線給電システムで使用される負荷変調方式では、送電電力そのものに信号を載せているので、送電装置の直流回路部分の電力ラインにも信号が現れる。
【００２２】
本開示の送電装置１００は、送電回路１２０の出力端子（交流回路部分）における交流電力ではなく、送電回路１２０の入力端子（直流回路部分）における直流電力をモニタしている。送電回路１２０は直流電源１０から電力供給されているので、送電回路１２０の入力端子における電圧は一定になる。従って、受電装置２００から送電装置１００に負荷変調信号が送られたことによる影響は、送電回路１２０の入力端子において、主に電流の変化として現れる。そのため、送電回路１２０の入力端子における直流電力に係る電流の変化を検出することで、負荷装置３００の状態によらず、負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することが可能である。
【００２３】
本開示の送電装置１００によれば、直流電力に係る電流の変化を検出しているので、特許文献１のように交流電力をモニタする場合に必要であった、モニタ信号から送電電力の交流成分を取り除くフィルタリング処理が不要になる。交流成分を取り除く過程で信号の劣化が少なからず生じるが、フィルタリング処理を不要にすることで劣化が少ないモニタ信号を得ることができ、ビット誤り率を低減してパケット読取率を向上させることができる。
【００２４】
次に、図１１及び図１２を参照して、図１の送電装置１００の効果について説明する。まず、図１の送電回路１２０の入力端子における直流電力をモニタするのではなく、送電回路１２０の出力端子における交流電力をモニタする比較例について説明する。図１１は、送電回路１２０の出力端子における交流電力から得られた復調信号のエラー発生回数を示す表である。図１１では、一例として、３〜２００Ωの抵抗値を有する負荷装置３００が接続され、送電周波数２１０〜２７０ｋＨｚを用いた条件下におけるエラー発生回数を示している。エラー発生回数は、規定期間において、受電装置２００からの負荷変調信号のパケットを正常に復調できなかった回数である。一方、図１の送電回路１２０の入力端子における直流電力をモニタする場合の実施例を図１２に示す。図１２は、送電回路１２０の入力端子における直流電力から得られた復調信号のエラー発生回数を示す表である。負荷及び送電周波数の条件は、図１１の場合と同じである。図１１の比較例では、パケットを復調できずにエラーが発生してしまう負荷及び送電周波数の組み合わせが多く、全体の８３%でしか正常に復調できなかった。一方、図１２の実施例では、エラーが発生する負荷及び送電周波数の組み合わせが大幅に減少し、全体の９８％でパケットの復調に成功し、パケット読み取り率が向上した。図１１及び図１２の数値は一例であり、アプリケーション毎に送電周波数及び負荷の値が異なっていてもよい。
【００２５】
以上説明したように、図１の送電装置１００によれば、受電装置２００から送られた負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することができる。
【００２６】
図６は、第１の実施形態の第３の変形例に係る送電装置１００Ａの構成を示すブロック図である。図６の送電装置１００Ａは、商用の交流電源２０により電力供給される。送電装置１００Ａは、交流電源２０により供給された交流電力を直流電力に変換するAC／DCコンバータ１６０を備え、AC／DCコンバータ１６０から出力された直流電力は、直流モニタ回路１１０を介して送電回路１２０に入力される。図６の直流モニタ回路１１０は、図１の直流モニタ回路１１０と同様に、送電回路１２０の入力端子における直流電力をモニタして、直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を復調回路１３０に出力する。図１の直流電源１０を用いるか、図６の交流電源２０を用いるかにかかわらず、送電回路１２０の入力端子における直流電力をモニタすることにより、受電装置から送電装置に送られた負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することができる。
【００２７】
第２の実施形態．
図１１及び図１２を参照して説明したように、図１の送電装置１００によれば、受電装置から送電装置に送られた負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することができる。しかしながら、図１２によれば、図１の送電装置１００でも、完全にはエラーを防止できてはいない。そこで、この課題を解決するため、第２の実施形態に係る送電装置１００Ｂでは、送電回路１２０の入力端子における直流電力と、送電回路１２０の出力端子における交流電力との両方をモニタする。
【００２８】
図７は、第２の実施形態に係る送電装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。送電装置１００Ｂは、図１の送電装置１００の各構成要素に加えて、交流モニタ回路１７０及び復調回路１８０を備え、図１の送電制御回路１４０に代えて送電制御回路１４０Ｂを備える。交流モニタ回路１７０は、送電回路１２０の出力端子における交流電力をモニタして、交流電力に係る特性の変化を示す交流モニタ信号を出力する。復調回路１８０は、交流モニタ信号に基づいて負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力する。送電制御回路１４０Ｂは、図８の復調信号選択処理を実行し、第１及び第２の復調信号の少なくとも一方が正常に復調されているか否かを判断し、正常に復調された復調信号を選択する。交流モニタ回路１７０は、例えば、特許文献１に記載のように、ダイオードにより半波整流され、さらに分圧抵抗により分圧された電圧を、交流モニタ信号として出力する。
【００２９】
なお、直流モニタ回路１１０と復調回路１３０との間にはインピーダンス変換回路を備えてもよい。また、交流モニタ回路１７０と復調回路１８０との間にもインピーダンス変換回路を備えてもよい。
【００３０】
図８は、図７の送電制御回路１４０Ｂによって実行される復調信号選択処理のフローチャートである。ステップＳ１において、送電制御回路１４０Ｂは、直流モニタ回路１１０及び復調回路１３０により直流モニタ信号から得られた第１の復調信号を取得する。ステップＳ２において、送電制御回路１４０Ｂは、交流モニタ回路１７０及び復調回路１８０により交流モニタ信号から得られた第２の復調信号を取得する。ステップＳ３において、送電制御回路１４０Ｂは、第１の復調信号は正常に復調されているか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４に進み、ステップＳ４において第１の復調信号を選択し、ＮＯのときはステップＳ５に進む。ステップＳ５において、送電制御回路１４０Ｂは、第２の復調信号は正常に復調されているか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６に進み、ステップＳ６において第２の復調信号を選択し、ＮＯのときはステップＳ１に戻り、次の負荷変調信号を待機する。ステップＳ４、Ｓ６の後、ステップＳ７において、送電制御回路１４０Ｂは、選択された復調信号に従って送電回路１２０を制御する。復調信号が正常に復調されていることは、あらかじめ決められたルールに従った復調信号のチェックサム信号を評価することで判定できる。
【００３１】
なお、図８のフローチャートでは、先に、直流モニタ信号から得られた第１の復調信号について正常に復調されているか否かを判定していたが、交流モニタ信号から得られた第２の復調信号について先に判定してもよい。
【００３２】
図７の送電装置１００Ｂによれば、直流電力と交流電力の両方をモニタして、復調信号が正常に復調されているほうを使用することができる。図１１及び図１２によれば、直流電力から得られた復調信号では正常に復調できなかった負荷及び送電周波数の組み合わせでも、交流電力から得られた復調信号によれば復調に成功する可能性がある。従って、図７の送電装置１００Ｂによれば、図１の送電装置１００よりもさらに少ないエラーで安定して負荷変調信号を受信することができる。
【００３３】
以上の説明では、交流モニタ回路１７０は、送電回路１２０の出力端子における交流電力に係る電圧の変化を示す交流モニタ信号を出力しているが、この交流電力に係る電流の変化を示す交流モニタ信号を出力してもよい。また、交流モニタ回路１７０は、送電回路１２０の出力端子における交流電力に係る電圧の変化を示す第１の交流モニタ信号と、この交流電力に係る電流の変化を示す第２の交流モニタ信号とを出力してもよい。この場合、送電制御回路１４０Ｂは、直流モニタ信号から得られた第１の復調信号と、第１の交流モニタ信号から得られた第２の復調信号と、第２の交流モニタ信号から得られた第３の復調信号との少なくとも１つが正常に復調されているか否かを判断し、正常に復調された復調信号を選択してもよい。
【００３４】
第３の実施形態．
図７の送電装置１００Ｂでは、直流モニタ信号及び交流モニタ信号のうち、誤りを含むので送電回路１２０を制御するために使用されなかった方の信号についても、対応する復調回路により復調していた。この余分な復調を行う復調回路のために回路規模が大きくなっていた。そこで、この課題を解決するため、第３の実施形態に係る送電装置１００Ｃでは、直流モニタ信号及び交流モニタ信号のいずれが復調回路に入力されるのかをスイッチＳＷ１１により切り換える。
【００３５】
図９は、第３の実施形態に係る送電装置１００Ｃの構成を示すブロック図である。送電装置１００Ｃは、図７の送電装置１００Ｂの復調回路１３０、復調回路１８０、送電制御回路１４０に代えて、復調回路１３０Ｃ、スイッチＳＷ１１、送電制御回路１４０Ｃ、及びメモリ１４１を備える。スイッチＳＷ１１は、送電制御回路１４０Ｃの制御下で、直流モニタ信号及び交流モニタ信号の一方を復調回路１３０Ｃに送る。復調回路１３０Ｃは、スイッチＳＷ１１を介して直流モニタ信号が入力されているとき、直流モニタ信号に基づいて負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力し、スイッチＳＷ１１を介して交流モニタ信号が入力されているとき、交流モニタ信号に基づいて負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力する。メモリ１４１は送電制御回路１４０Ｃに接続され、直流モニタ信号及び交流モニタ信号の一方を選択する選択ビットを格納する。送電制御回路１４０Ｃは、図１０のモニタ信号選択処理を実行し、第１の復調信号が正しく復調されていないとき、交流モニタ信号を復調回路１３０Ｃに送り、第２の復調信号が正しく復調されていないとき、直流モニタ信号を復調回路１３０Ｃに送るようにスイッチＳＷ１１を切り換える。
【００３６】
図１０は、図９の送電制御回路１４０Ｃによって実行されるモニタ信号選択処理のフローチャートである。ステップＳ１１において、送電制御回路１４０Ｃは、直流モニタ信号又は交流モニタ信号を選択する選択ビットの初期値をメモリ１４１に設定する。初期値は、例えば直流モニタ信号を選択する選択ビットである。ステップＳ１２において、送電制御回路１４０Ｃは、メモリ１４１の設定値に従ってスイッチＳＷ１１を切り換える。ステップＳ１３において、送電制御回路１４０Ｃは、選択された直流モニタ信号又は交流モニタ信号から得られた復調信号を取得する。ステップＳ１４において、送電制御回路１４０Ｃは、復調信号は正常に復調されているか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１３に戻り、ＮＯのときはステップＳ１５に進む。復調信号が正常に復調されていないことは、例えば、一定回数連続して復調に失敗した場合を規定する。復調に失敗したかどうかはチェックサムを用いて判断する。または、所定の時間復調できない場合に、復調信号が正常に復調されなくなったと判断してもよい。ステップＳ１５において、送電制御回路１４０Ｃは、反転された選択ビットをメモリ１４１に設定する。ステップＳ１６において、送電制御回路１４０Ｃは、メモリ１４１の設定値に従ってスイッチＳＷ１１を切り換える。
【００３７】
図９の送電装置１００Ｃによれば、送電回路１２０の入力端子における直流電力と、送電回路１２０の出力端子における交流電力との両方をモニタすることができるので、図１の送電装置１００よりもさらに少ないエラーで安定して負荷変調信号を受信することができる。さらに、図９の送電装置１００Ｃによれば、復調回路１３０Ｃを共用することができるので、図７の送電装置１００Ｂにくらべて回路規模を削減することができる。
【００３８】
以上の説明では、受電装置は電力供給量の増減などを要求するために負荷変調信号を送電装置に送信していたが、送電装置の電力供給量に限らず、他の任意の通信を行うために負荷変調信号を送電装置に送信してもよい。
【００３９】
本開示に係る無線送電装置及び無線給電システムは、以下の構成を備える。
【００４０】
本開示の第１の態様に係る無線送電装置は、
送電コイルを含む無線送電装置と受電コイルを含む無線受電装置とを備え、前記送電コイルと前記受電コイルとを電磁気的に結合させることによって、前記無線送電装置から送電された交流電力を前記無線受電装置が受電する無線給電システムの無線送電装置において、
前記無線送電装置は、
直流電力が入力される入力端子と、前記交流電力を出力して前記送電コイルに供給する出力端子とを備えたインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力端子における直流電力をモニタして、前記直流電力に係る特性の変化を示す直流モニタ信号を出力する直流モニタ回路と、
前記直流モニタ信号に基づいて、前記無線受電装置の消費電力を変化させることにより前記無線受電装置から前記無線送電装置に送られた負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力する第１の復調回路とを備える。
【００４１】
本開示の第２の態様に係る無線送電装置によれば、第１の態様に係る無線送電装置において、前記直流モニタ信号は、前記直流電力に係る電流の変化を示す。
【００４２】
本開示の第３の態様に係る無線送電装置によれば、第２の態様に係る無線送電装置において、
前記直流モニタ回路は、前記直流電力の電源と前記インバータ回路の入力端子との間に直列に接続された抵抗を備え、前記抵抗に流れる電流を前記抵抗の両端の電圧を測定することによりモニタする。
【００４３】
本開示の第４の態様に係る無線送電装置によれば、第３の態様に係る無線送電装置において、前記直流モニタ回路は、前記抵抗の両端の電圧を増幅する増幅器を備える。
【００４４】
本開示の第５の態様に係る無線送電装置は、第１〜第４のいずれか１つの態様に係る無線送電装置において、前記直流モニタ回路と前記第１の復調回路との間にインピーダンス変換回路をさらに備える。
【００４５】
本開示の第６の態様に係る無線送電装置は、第１〜第５のいずれか１つの態様に係る無線送電装置において、
前記インバータ回路の出力端子における交流電力をモニタして、前記交流電力に係る特性の変化を示す交流モニタ信号を出力する交流モニタ回路と、
前記交流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力する第２の復調回路と、
前記第１及び第２の復調信号の少なくとも一方が正常に復調されているか否かを判断し、正常に復調された復調信号を選択する制御回路とを備える。
【００４６】
本開示の第７の態様に係る無線送電装置は、第１〜第５のいずれか１つの態様に係る無線送電装置において、
前記インバータ回路の出力端子における交流電力をモニタして、前記交流電力に係る特性の変化を示す交流モニタ信号を出力する交流モニタ回路と、
前記直流モニタ信号及び前記交流モニタ信号の一方を前記第１の復調回路に送るスイッチと、
前記スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記第１の復調回路は、前記スイッチを介して前記直流モニタ信号が入力されているとき、前記直流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力し、前記スイッチを介して前記交流モニタ信号が入力されているとき、前記交流モニタ信号に基づいて前記負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力し、
前記制御回路は、前記第１の復調信号が正しく復調されていないとき、前記交流モニタ信号を前記第１の復調回路に送り、前記第２の復調信号が正しく復調されていないとき、前記直流モニタ信号を前記第１の復調回路に送るように前記スイッチを切り換える。
【００４７】
本開示の第８の態様に係る無線給電システムは、第１〜第７のいずれか１つの態様に係る無線送電装置と、無線受電装置とを含む無線給電システムであって、
前記無線受電装置は、
受電コイルと、
前記無線受電装置の消費電力を変化させることにより前記無線受電装置から前記無線送電装置に負荷変調信号を送信する負荷変調回路とを備える。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示の無線送電装置は、無線受電装置から送られた負荷変調信号を少ないエラーで安定して受信することができる。従って、本開示の無線送電装置によれば、負荷変調の変調度を増やすことなく、パケット読取率を向上させ、コイル間の結合度に影響を受けない無線送電装置を提供することができる。本開示の無線送電装置は、例えば、スマートフォンの非接触給電に使用可能である。【００４９】
本開示の無線送電装置は、スマートフォン等のモバイル機器への小電力の充電用途に限らず、負荷変調方式を用いる無線給電システムにおいて使用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…直流電源、
２０…交流電源、
１００，１００Ａ〜１００Ｃ…送電装置、
１１０…直流モニタ回路、
１１１，１５１…増幅器、
１１２…トランジスタ、
１２０…送電回路、
１３０，１３０Ｃ，１８０…復調回路、
１４０，１４０Ｂ，１４０Ｃ…送電制御回路、
１４１…メモリ、
１５０…インピーダンス変換回路、
１６０…AD／DCコンバータ、
１７０…交流モニタ回路、
２００…受電装置、
２１０，２１０Ａ…負荷変調回路、
２２０…整流回路、
２３０…給電制御回路、
２４０…受電制御回路、
２４１…変調信号生成器、
３００…負荷装置、
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ、
Ｌ１…送電コイル、
Ｌ２…受電コイル、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１〜Ｒ１３…抵抗、
ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１１…スイッチ。
【図１】
2014174790.tif 000003
【図２】
2014174790.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014174790.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月4日(2015.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
受電装置２００は、受電コイルＬ２、負荷変調回路２１０、整流回路２２０、給電制御回路２３０、及び受電制御回路２４０を備える。受電コイルＬ２は、送電装置１００の送電コイルＬ１に電磁気的に結合され、送電装置１００から送電コイルＬ１を介して送電された交流電力を受電する。受電された交流電力は、負荷変調回路２１０を介して整流回路２２０に送られる。整流回路２２０によって整流された直流電力は、給電制御回路２３０を介して負荷装置３００に送られる。受電制御回路２４０は、例えば負荷装置３００の消費電力量を給電制御回路２３０から取得し、送電装置から受電した電力を負荷装置３００に供給するかどうかを判断して、給電制御回路２３０を制御する。受電制御回路２４０は、例えば負荷装置３００の消費電力量に基づいて電力供給量の増減などを要求する信号を生成する変調信号生成器２４１を備える。この信号は、例えば２値のデータパケットである。負荷変調回路２１０は、変調信号生成器２４１によって生成された信号に基づいて、受電装置２００の消費電力（すなわち、受電コイルＬ２を流れる交流電力）を変化させることにより、負荷変調信号を生成する。負荷変調信号は、受電コイルＬ２及び送電コイルＬ１を介して受電装置２００から送電装置１００に送信される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図９は、第３の実施形態に係る送電装置１００Ｃの構成を示すブロック図である。送電装置１００Ｃは、図７の送電装置１００Ｂの復調回路１３０、復調回路１８０、送電制御回路１４０Ｂに代えて、復調回路１３０Ｃ、スイッチＳＷ１１、送電制御回路１４０Ｃ、及びメモリ１４１を備える。スイッチＳＷ１１は、送電制御回路１４０Ｃの制御下で、直流モニタ信号及び交流モニタ信号の一方を復調回路１３０Ｃに送る。復調回路１３０Ｃは、スイッチＳＷ１１を介して直流モニタ信号が入力されているとき、直流モニタ信号に基づいて負荷変調信号を検出して復調し、第１の復調信号を出力し、スイッチＳＷ１１を介して交流モニタ信号が入力されているとき、交流モニタ信号に基づいて負荷変調信号を検出して復調し、第２の復調信号を出力する。メモリ１４１は送電制御回路１４０Ｃに接続され、直流モニタ信号及び交流モニタ信号の一方を選択する選択ビットを格納する。送電制御回路１４０Ｃは、図１０のモニタ信号選択処理を実行し、第１の復調信号が正しく復調されていないとき、交流モニタ信号を復調回路１３０Ｃに送り、第２の復調信号が正しく復調されていないとき、直流モニタ信号を復調回路１３０Ｃに送るようにスイッチＳＷ１１を切り換える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
１０…直流電源、
２０…交流電源、
１００，１００Ａ〜１００Ｃ…送電装置、
１１０…直流モニタ回路、
１１１，１５１…増幅器、
１１２…トランジスタ、
１２０…送電回路、
１３０，１３０Ｃ，１８０…復調回路、
１４０，１４０Ｂ，１４０Ｃ…送電制御回路、
１４１…メモリ、
１５０…インピーダンス変換回路、
１６０…AC／DCコンバータ、
１７０…交流モニタ回路、
２００…受電装置、
２１０，２１０Ａ…負荷変調回路、
２２０…整流回路、
２３０…給電制御回路、
２４０…受電制御回路、
２４１…変調信号生成器、
３００…負荷装置、
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ、
Ｌ１…送電コイル、
Ｌ２…受電コイル、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１〜Ｒ１３…抵抗、
ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１１…スイッチ。
【国際調査報告】
2014174790.tif 000015
2014174790.tif 000016
2014174790.tif 000017
2014174790.tif 000018