(57)【要約】【課題】  単純な構成で、受電装置への送電と、受電装置との制御情報の送受信が可能な送非接触電力送電装置を提供すること。【解決手段】  導通時の抵抗の小さい電界効果トランジスタを増幅素子として備えるスイッチング回路１３と、直線性の良いバイポーラトランジスタを増幅素子として備える増幅回路１４を、送電装置側アンテナ部２４に対して並列に接続したことを特徴とする非接触電力送電装置で、送電装置から受電装置へ電力を送電する際には前記スイッチング回路１３を駆動し、制御情報を互いに通信する際には前記増幅回路１４をそれぞれ時分割して駆動する。【選択図】図１
2012135169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触で受電する電力によって蓄電素子を充電する機能を具備する受電装置と、該受電装置に非接触により電力を送電する機能と該受電装置を無線により制御情報を送受信する機能とを具備する送電装置からなる非接触電力伝送装置であって、前記送電装置は、少なくとも前記受電装置への送電および制御情報の送受信を行う送電装置側アンテナ部と、前記受電装置へ送電電力および通信信号を生成する共振回路と、前記共振回路へ駆動信号を出力する制御部を具備し、前記受電装置は、少なくとも前記送電装置からの受電および制御情報の送受信を行う受電装置側アンテナ部と、前記送電装置から受電する電力から直流電力を生成する整流回路と、前記整流回路により生成される直流電力を蓄電素子に充電する充電回路と、前記送電装置と制御情報を通信する通信部とを具備し、前記共振回路を駆動する駆動回路は、アンテナに対して並列に接続されるスイッチング回路と、増幅回路からなり、前記制御部は、送電と通信を時分割で行い、前記受電装置への送電時には前記スイッチング回路へ駆動信号を出力し、前記受電装置との通信時には前記増幅回路へ駆動信号を出力することを特徴とする非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記スイッチング回路の増幅素子は電界効果トランジスタで構成され、増幅回路の増幅素子はバイポーラトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は受電装置の蓄電素子を非接触により充電する非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラや携帯電話等の受電装置の二次電池を、非接触で充電する非接触電力伝送装置が知られている。この非接触電力伝送装置は、電磁結合や、電磁共鳴を利用し送電装置のアンテナから受電装置のアンテナへ非接触で電力を伝送するシステムである。非接触電力伝送装置は電力の送電に端子を介さないため、防塵性、防水性に優れ、近年多くの製品に採用されている。
【０００３】
このような非接触電力伝送装置では、充電を効率的かつ安全に行うために、電力の送電だけでなく、受電装置の認証情報や受電装置の二次電池の充電容量などの制御情報を、受電装置と送受信を行う方法が提案されている。例えば、特許文献１では電装置への送電を行うための送電用アンテナと受電装置と制御情報を送受信するための通信用アンテナを備えた非接触電力伝送装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３０８３５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、送電用電力は通信用電力に比べて非常に大きく、送電用アンテナと通信用アンテナの相互結合により送電用電力が通信用の回路に回りこみ、通信用の回路が破壊される可能性があった。これを防ぐためには、通信用の回路に保護回路を追加する必要があり、回路構成が複雑化し、製造コストが増加する原因となっていた。
【０００６】
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、簡単な構成で受電装置へ電力の送電と通信信号の送受信を行うことのできる非接触電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明による非接触電力伝送装置は、非接触で受電する電力によって蓄電素子を充電する機能を具備する受電装置と、該受電装置に非接触により電力を送電する機能と該受電装置を無線により制御情報を送受信する機能とを具備する送電装置からなる非接触電力伝送装置であって、前記送電装置は、少なくとも前記受電装置への送電および制御情報の送受信を行う送電装置側アンテナ部と、前記受電装置へ送電電力および通信信号を生成する共振回路と、前記共振回路へ駆動信号を出力する制御部を具備し、前記受電装置は、少なくとも前記送電装置からの受電および制御情報の送受信を行う受電装置側アンテナ部と、前記送電装置から受電する電力から直流電力を生成する整流回路と、前記整流回路により生成される直流電力を蓄電素子に充電する充電回路と、前記送電装置と制御情報を通信する通信部とを具備し、前記共振回路を駆動する駆動回路は、アンテナに対して並列に接続されるスイッチング回路と、増幅回路からなり、前記制御部は、送電と通信を時分割で行い、前記受電装置への送電時には前記スイッチング回路へ駆動信号を出力し、前記受電装置との通信時には前記増幅回路へ駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００８】
ここで、スイッチング回路は、導通時の損失が小さい電界効果トランジスタによって構成されることが好ましく、増幅回路は、直線性の良いバイポーラトランジスタによって構成されることが好ましい。
【０００９】
また、蓄電素子は二次電池が好ましいが、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等、容量密度の高いコンデンサと置換または併用しても良い。
【発明の効果】
【００１０】
すなわち、送電装置側アンテナ部に送電に好適なスイッチング回路と、通信に好適な増幅回路を並列に接続し、送電と通信を時分割で行うことにより、一つのアンテナで送電と通信を行うことができる。このような構成とすることで、通信部と送電部は電気的に切り離されるため、通信部の保護回路が不要となる。
【００１１】
以上より、本発明によれば受電装置への送電と通信を単純かつ安価な回路構成で実現できる非接触電力伝送装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による非接触電力伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による非接触電力送電装置の動作を示すフロー図である。
【図３】本発明による非接触電力伝送装置のスイッチング回路と増幅回路の動作を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明による非接触電力伝送装置の構成を示すブロック図である。図中の太い矢印は電力の流れを、細い矢印は通信信号の流れをそれぞれ表している。図１において、本発明の非接触電力送電装置は送電装置１０と受電装置２０から構成される。
【００１５】
送電装置１０は、受電装置２０への電力の送電と、制御情報の送受信を介する送電装置側アンテナ部１５と、受電装置２０への送電電力および通信信号を生成する共振回路１２と、共振回路１２に接続されたスイッチング回路１３および増幅回路１４と、スイッチング回路１３および増幅回路１４へ駆動信号を出力する制御部から構成される。
【００１６】
また、受電装置２０は、送電装置１０からの電力の受電と、制御情報の送受信を介する受電装置側アンテナ部２４と、受電電力から直流電力を生成する整流回路２２と、整流回路２２が生成した直流電力で蓄電素子を充電する充電回路２１と、送電装置１０と制御情報の通信を行う通信部２３と、受電装置側アンテナ部２４からの出力を充電回路２１側と通信部２３へのいずれか切り替える切換器２５とから構成される。
【００１７】
ここで、送電装置１０には、受電装置２０への送電電力を生成するスイッチング回路１３と、受電装置２０と制御情報を通信するための通信信号を生成する増幅回路１４を並列に接続して構成される。スイッチング回路１３は、増幅素子として導通時の抵抗が小さい電界効果トランジスタを用い、ソース接地増幅回路を形成する。増幅回路１４は、増幅素子として直線性の良い小電力リニア増幅に好適なバイポーラトランジスタを用い、エミッタ接地増幅回路を形成する。スイッチング回路１３と増幅回路１４の各増幅素子の電源は共通のものであることがのぞましいが、必要であれば電圧値が各々異なるものを使用しても構わない。
【００１８】
送電装置１０の制御部１１は、スイッチング回路１３または増幅回路１４を駆動し、受電装置２０への電力伝送および制御情報の通信を制御する。制御部１１は、受電装置２０への送電時は、スイッチング回路に駆動信号を出力する。制御部１１は、受電装置２０への通信時は、増幅回路に駆動信号を出力する。制御部１１は送電と通信を時分割で行い、スイッチング回路と増幅回路が同時に動作することはない。共振回路１２は、仕様に応じて任意に接続されたインダクタとコンデンサにより構成される。
【００１９】
また、受電装置２０の整流回路２２は、ダイオードブリッジによる全波整流回路である。充電回路２１はスイッチングレギュレータにより、整流回路２２により生成された直流電力を所定の電圧へ変換する。切換器２５の動作は、通信部２３によって制御される。
【００２０】
図２は本発明の非接触電力送電装置の動作を示すフロー図である。本発明による非接触電力送電装は、主として識別情報取得処理と電力送電処理の二つの処理が行われることにより動作する。識別情報取得処理時においては、識別情報問い合わせ信号を送信するため、増幅回路１４が所定の間隔で駆動する。また、電力送電処理においては、充電容量確認処理時に増幅回路１４が駆動し、送電処理時はスイッチング回路１３が駆動する。ここで、スイッチング回路１３と増幅回路１４は、制御部１１により時分割で動作し、各々の処理において個別に駆動される。
【００２１】
図３は、図２で示したフローの処理を実施したときの、スイッチング回路１３及び増幅回路１４の動作の一例を示すタイミング図である。送電装置１０は受電装置２０が送電範囲内に載置されているかを確認するために、所定の間隔を置いて、受電装置２０の識別情報問い合わせ信号を送信する識別情報取得処理を行う。問い合わせ信号に対する応答がない場合は、一定の時間を置いて問い合わせ信号を繰り返し送信する。識別情報問い合わせ信号に対する応答を受信すると、送電装置１０は電力送電処理へ移行する。
【００２２】
電力送電処理は、送電装置１０が受電装置２０へ、充電容量確認信号を送信する処理と、受電装置２０が送電装置１０へ、受電装置２０に接続された蓄電素子２６の充電容量を送信する充電容量確認処理と、送電装置１０が受電装置２０へ、所定の時間電力を送電する送電処理の３つの処理により構成される。
【００２３】
充電容量確認処理により、受電装置２０に接続された蓄電素子２６が充電可能であると判断された場合は、通信部２３は切換器２５を充電器側に切り替え、送電装置１０はスイッチング回路１３を駆動して受電装置２０へ電力を送電する。所定の時間だけ送電を行った後、送電装置は再び識別情報取得処理を行う。問い合わせ信号に対する応答を受信すると、再び電力送電処理へ移行する。一方、充電容量確認処理により受電装置２０に接続された蓄電素子２６が充電不可能であると判定した場合、通信部２３は送電装置１０へ蓄電素子２６が充電不可能な状態であることを知らせる信号を送信するとともに、切換器２５を充電器側に切り替える。送電装置１０は、受電装置２０からの信号を受信すると、電力送電処理をスキップして識別情報取得処理へ移行する。ここで、蓄電素子２６が充電不可能な状態である場合、受電装置２０は送電装置へ信号を送信する代わりに、送電装置の識別情報問い合わせ信号に応答しないという処理を行わせても良い。
【００２４】
以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本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。
【符号の説明】
【００２５】
１０  送電装置
１１  制御部
１２  共振回路
１３  スイッチング回路
１４  増幅回路
１５  送電装置側アンテナ部
２０  受電装置
２１  充電回路
２２  整流回路
２３  通信部
２４  受電装置側アンテナ部
２５  切換器
２６  蓄電素子
【図１】
2012135169.tif 000003
【図２】
2012135169.tif 000004
【図３】
2012135169.tif 000005