JP5867601B2 - 電力伝送システム及び送電装置 - Google Patents
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Description
本発明は、物理的に接続することなく電力を伝送する電力伝送システム及び送電装置に関する。特に、電界結合型の電力伝送とデータ通信との両方に用いることが可能な電力伝送システム及び送電装置に関する。
近年、非接触で電力を伝送する電子機器が多々開発されている。電子機器における非接触でのデータ通信は、無線LAN等で簡単に行うことができる。また、データ通信におけるセキュリティを考慮して、電子機器を所定の場所に配置した場合にのみデータ通信を行うことが可能な装置も開発されている。
例えば特許文献1に開示してある電力供給(伝送)システムでは、固定体(送電装置)に電力源を、可動体(受電装置)に負荷回路を設けてあり、電力源及び負荷回路にそれぞれ並列に通信部が設けてある。図13は、従来の電力伝送システムにおける通信部の配置を示す模式回路図である。
図13において、送電装置1と受電装置2とは、第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pで電界結合されている。送電装置1の第一の通信部13の一端は、電圧発生回路(電力源)12の一端と接続されている。第一の通信部13の他端は、第一の結合電極対Aに至る電力線にカプラを介して接続されている。受電装置2の第二の通信部23の一端は、負荷回路24の一端と接続されている。受電装置2の第二の通信部23の他端は、第一の結合電極対Aに至る電力線にカプラを介して接続されている。
受電装置2は、送電装置1から交流電力を第一及び第二の結合電極対A、Pを介して受電し、整流回路22で直流電力に変換して負荷回路24に供給する。受電装置2では、負荷回路24の一端が基準電位となるよう接地されている。例えば回路基板の接地電極(グランドパターン)、受電装置2の筐体のシールド部(シールドケース)等に負荷回路24の一端が接続されている。第一の通信部13と第二の通信部23とは、第一の結合電極対Aと第二の結合電極対Pとが電界結合することにより通信することが可能となっている。これにより、電力伝送しつつ、データ通信も同時に行うことが可能となっている。
しかし、図13に示すように、送電装置1の電圧発生回路(電力源)12及び受電装置2の負荷回路24にそれぞれ並列に第一の通信部13及び第二の通信部23を設けてある場合、高電圧である電力信号に対して直接変調することになる。したがって、何らかの理由で電力が変動した場合、第一の通信部13及び第二の通信部23に入力される信号のレベルも大きく変動するため、ノイズが混入しやすく、通信品質を高く維持し、安定したデータ通信を行うことが困難であるという問題点があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、データ通信と電力伝送とを同時に行う場合であっても、データ通信における通信品質が劣化することを抑制することができる電力伝送システム及び送電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る電力伝送システムは、少なくとも一対の第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有する送電装置と、少なくとも一対の第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、第二の通信用結合電極とを有する受電装置とを備え、前記第一の結合電極と前記第二の結合電極とが容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極と容量結合する前記第二の通信用結合電極に、それぞれ接続されており、前記第一の通信部の他端は前記送電装置の第一の基準電位電極に、前記第二の通信部の他端は前記受電装置の第二の基準電位電極に、それぞれ接続されており、前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、前記第一の基準電位電極、前記第一の通信用結合電極、及び前記第一の結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、前記受電装置は、受電時に前記送電装置と対向する第二の対向面を有しており、前記第二の基準電位電極、前記第二の通信用結合電極、及び前記第二の結合電極は前記第二の対向面に沿って設けられており、前記第一の基準電位電極は、前記第一の通信用結合電極と前記第一の結合電極との間に、前記第二の基準電位電極は、前記第二の通信用結合電極と前記第二の結合電極との間に、それぞれ配置されており、前記第一の基準電位電極と前記第二の基準電位電極とが容量結合していることを特徴とする。
上記構成によれば、送電装置の第一の通信用結合電極と第一の結合電極との間、及び受電装置の第二の通信用結合電極と第二の結合電極との間に、それぞれ基準電位と接続されている第一の基準電位電極、第二の基準電位電極が配置されており、第一の基準電位電極と第二の基準電位電極とが容量結合している。これにより、電力伝送時に第一の結合電極に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る電力伝送システムは、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電位の第一の能動電極とで構成される第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有する送電装置と、第二の受動電極と該第二の受動電極より高電位の第二の能動電極とで構成される第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、第二の通信用結合電極とを有する受電装置とを備え、前記第一の結合電極と前記第二の結合電極とが容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極と容量結合する前記第二の通信用結合電極に、それぞれ接続されており、前記第一の通信部の他端は前記送電装置の基準電位に、前記第二の通信部の他端は前記受電装置の基準電位に、それぞれ接続されており、前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、前記第一の受動電極、前記第一の能動電極、及び前記第一の通信用結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、前記受電装置は、受電時に前記送電装置と対向する第二の対向面を有しており、前記第二の受動電極、前記第二の能動電極、及び前記第二の通信用結合電極は前記第二の対向面に沿って設けられており、前記第一の受動電極は、前記第一の能動電極と前記第一の通信用結合電極との間に、前記第二の受動電極は、前記第二の能動電極と前記第二の通信用結合電極との間に、それぞれ配置されており、前記第一の受動電極と前記第二の受動電極とが容量結合していることを特徴とする。
上記構成によれば、送電装置の第一の結合電極のうち、第一の受動電極は、第一の能動電極と第一の通信用結合電極との間に、受電装置の第二の結合電極のうち、第二の受動電極は、第二の能動電極と第二の通信用結合電極との間に、それぞれ配置されており、第一の受動電極と第二の受動電極とが容量結合している。これにより、電力伝送時に第一の能動電極(第一の結合電極)に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記送電装置が第一の基準電位電極を前記第一の受動電極と前記第一の通信用結合電極との間に、前記受電装置が第二の基準電位電極を前記第二の受動電極と前記第二の通信用結合電極との間に、それぞれ備えており、前記第一の基準電位電極と前記第二の基準電位電極とが容量結合していることが好ましい。
上記構成によれば、第一の基準電位電極を第一の受動電極と第一の通信用結合電極との間に、第二の基準電位電極を第二の受動電極と第二の通信用結合電極との間に、それぞれ備えており、第一の基準電位電極と第二の基準電位電極とが容量結合している。これにより、電力伝送時に第一の能動電極(第一の結合電極)に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
また、本発明に係る電力伝送システムは、前記送電装置の前記第一の基準電位電極は接地電位に接続されていることが好ましい。
上記構成では、基準電位が接地電位であるので、基準電位が一定となり、電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る送電装置は、少なくとも一対の第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極と、第一の基準電位電極とを有し、前記第一の結合電極と容量結合する少なくとも一対の第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、前記第一の通信用結合電極と容量結合する第二の通信用結合電極と、前記第一の基準電位電極と容量結合する第二の基準電位電極とを有する受電装置へ電力を伝送する送電装置であって、前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に接続されており、前記第一の通信部の他端は第一の基準電位電極に接続されており、前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、前記第一の基準電位電極、前記第一の通信用結合電極、及び前記第一の結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、前記第一の基準電位電極は、前記第一の通信用結合電極と前記第一の結合電極との間に配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、第一の通信用結合電極と第一の結合電極との間に、基準電位と接続されている第一の基準電位電極が配置されている。これにより、電力伝送時に第一の結合電極に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る送電装置は、第一の受動電極と該第一の受動電極より高電位の第一の能動電極とで構成される第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有し、前記第一の受動電極と容量結合する第二の受動電極と、前記第一の能動電極と容量結合する第二の能動電極とで構成される第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、前記第一の通信用結合電極と容量結合する第二の通信用結合電極とを有する受電装置へ電力を伝送する送電装置であって、前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に接続されており、前記第一の通信部の他端は前記送電装置の基準電位に接続されており、前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、前記第一の受動電極、前記第一の能動電極、及び前記第一の通信用結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、前記第一の受動電極は、前記第一の能動電極と前記第一の通信用結合電極との間に配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、第一の結合電極のうち、第一の受動電極は、第一の能動電極と第一の通信用結合電極との間に配置されている。これにより、電力伝送時に第一の能動電極(第一の結合電極)に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
また、本発明に係る送電装置は、第一の基準電位電極、及び該第一の基準電位電極と容量結合する第二の基準電位電極をさらに有し、前記第一の基準電位電極は、前記第一の受動電極と前記第一の通信用結合電極との間であって、前記第一の対向面に沿って設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、第一の基準電位電極を第一の受動電極と第一の通信用結合電極との間であって、第一の対向面に沿って設けられている。これにより、電力伝送時に第一の能動電極(第一の結合電極)に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
また、本発明に係る送電装置は、前記第一の基準電位電極は接地電位に接続されていることが好ましい。
上記構成では、基準電位が接地電位であるので、基準電位が一定となり、電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。
本発明に係る電力伝送システム及び送電装置では、電力伝送時に第一の結合電極に印加される比較的高い電圧が第一の通信用結合電極に影響を及ぼしにくく、第一の通信部の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態における電力伝送システム、及び該電力伝送システムで用いる送電装置について、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態1に係る電力伝送システムの送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、一対の第一の結合電極11a、11bと、通信用結合電極対31を構成する第一の通信用結合電極31bとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路22、負荷回路24を含む受電モジュール部と、一対の第二の結合電極21a、21bと、通信用結合電極対31を構成する第二の通信用結合電極31aとを備えている。なお、第一の結合電極11aと第二の結合電極21aとで第一の結合電極対A及び第一の結合電極11bと第二の結合電極21bとで第二の結合電極対Bが構成される。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態1に係る電力伝送システムの送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、一対の第一の結合電極11a、11bと、通信用結合電極対31を構成する第一の通信用結合電極31bとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路22、負荷回路24を含む受電モジュール部と、一対の第二の結合電極21a、21bと、通信用結合電極対31を構成する第二の通信用結合電極31aとを備えている。なお、第一の結合電極11aと第二の結合電極21aとで第一の結合電極対A及び第一の結合電極11bと第二の結合電極21bとで第二の結合電極対Bが構成される。
送電装置1の送電モジュール部の電圧発生回路12は、10kHz〜10MHzの周波数の交流電圧を発生させ、発生した交流電圧は昇圧トランスにより100V〜10kVに昇圧される。第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Bで容量結合することにより、昇圧された交流電圧が非接触で伝送される。伝送された交流電圧は、受電装置2の受電モジュール部の降圧トランスにより降圧され、整流回路22を介して直流電圧に変換されて、負荷回路24へ直流電力が供給される。
本実施の形態1では、電力伝送に用いる第一の結合電極対A、第二の結合電極対B及び通信用結合電極対31の他に、第一の基準電位電極41bと第二の基準電位電極41aとで構成される基準電位結合電極対41が設けられている。基準電位結合電極対41で容量結合するので、受電装置2側の基準電位の安定化を図ることができる。
また、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41は、第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Bと、通信用結合電極対31との間に配置されている。基準電位結合電極対41のうち、送電装置1側の第一の基準電位電極41bは、送電装置1の第一の基準電位電極16(筺体でも可)に、受電装置2側の第二の基準電位電極41aは受電装置2の第二の基準電位電極26(筺体でも可)に、それぞれ接続されている。
送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の第一の基準電位電極16に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の第二の基準電位電極26に、それぞれ接続されている。
そして、第一の基準電位電極16に接続されている第一の基準電位電極41bは、第一の通信用結合電極31bと一対の第一の結合電極11a、11bとの間に配置されている。第二の基準電位電極26に接続されている第二の基準電位電極41aは、第二の通信用結合電極31aと一対の第二の結合電極21a、21bとの間に配置されている。
第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Bと、通信用結合電極対31との間に、第一の基準電位電極16及び第二の基準電位電極26にそれぞれに接続されている基準電位結合電極対41を配置しているので、電力伝送時の第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Bにおける電位変動の影響を通信用結合電極対31に及ぼしにくい。したがって、電力伝送時に第一の通信部13及び第二の通信部23に印加される不要な電圧を大きく低減することができ、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。これにより、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
送電装置1の筺体と受電装置2の筺体とを基準電位結合電極対41として機能させる構成にすることもできる。図2は、本発明の実施の形態1に係る電力伝送システムの他の構成を模式的に示すブロック図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る電力伝送システムの結合電極対の配置を模式的に示す平面図である。
図2に示すように、本実施の形態1に係る電力伝送システムは、送電装置1の筐体10及び受電装置2の筐体20を、基準電位と接続されている第一の基準電位電極16、第二の基準電位電極26として機能させている。送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、一対の第一の結合電極11a、11pとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、負荷回路24を含む受電モジュール部と、一対の第二の結合電極21a、21pとを備えている。図1では、一対の第一の結合電極11a、11bが略同じ電極面積とされているのに対し、図2では、一方の第一の結合電極11aが他方の第一の結合電極11pより電極面積が小さい。第一の結合電極11aと第一の結合電極11pとの間に電圧発生回路12を接続することにより、電極面積の小さい側の第一の結合電極11aに、電極面積の大きい側の第一の結合電極11pに印加される電圧より高い電圧が印加される。なお、第一の結合電極11aと第二の結合電極21aとで第一の結合電極対Aが構成され、第一の結合電極11pと第二の結合電極21pとで第二の結合電極対Pが構成される。
また、電力伝送に用いる第一の結合電極対A、第二の結合電極対Pの他に、基準電位と接続されている通信用結合電極対31を設けてある。
送電装置1の筐体10と受電装置2の筐体20とが、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41として機能し、送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の筐体10に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の筐体20に、それぞれ接続されている。
斯かる構成とすることにより、比較的高電位である第一の結合電極対Aと、電位変動の影響を受けやすい通信用結合電極対31との間に、送電装置1の筐体10と受電装置2の筐体20とで構成された基準電位結合電極対41が配置される。
例えば図3では、通信用結合電極対31の周囲は基準電位結合電極対41で囲まれており、第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pの電位変動の影響を通信用結合電極対31が受けにくい。すなわち、電力伝送時に第一の通信部13及び第二の通信部23に加わる電位変動の影響を低減することができ、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。これにより、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
以上のように本実施の形態1によれば、通信用結合電極対31と第一の結合電極対Aとの間に、基準電位と接続してある基準電位結合電極対41が配置されている。これにより、電力伝送時に第一の結合電極対Aに印加される比較的高い電圧が通信用結合電極対31に影響を及ぼしにくく、第一の通信部13の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図4に示すように、本実施の形態2に係る電力伝送システムの送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第一の能動電極(第一の結合電極)11a及び第二の結合電極対Pを構成する第一の受動電極(第一の結合電極)11p、通信用結合電極対31を構成する第一の通信用結合電極31bとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路22、負荷回路24を含む受電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第二の能動電極(第二の結合電極)21a及び第二の結合電極対Pを構成する第二の受動電極(第二の結合電極)21p、通信用結合電極対31を構成する第二の通信用結合電極31aとを備えている。
図4は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図である。図4に示すように、本実施の形態2に係る電力伝送システムの送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第一の能動電極(第一の結合電極)11a及び第二の結合電極対Pを構成する第一の受動電極(第一の結合電極)11p、通信用結合電極対31を構成する第一の通信用結合電極31bとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路22、負荷回路24を含む受電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第二の能動電極(第二の結合電極)21a及び第二の結合電極対Pを構成する第二の受動電極(第二の結合電極)21p、通信用結合電極対31を構成する第二の通信用結合電極31aとを備えている。
送電装置1の送電モジュール部の電圧発生回路12は、10kHz〜10MHzの周波数の交流電圧を発生させ、発生した交流電圧は昇圧トランスにより100V〜10kVに昇圧される。第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pで容量結合することにより、昇圧された交流電圧が非接触で伝送される。伝送された交流電圧は、受電装置2の受電モジュール部の降圧トランスにより降圧され、整流回路22を介して直流電圧に変換されて、負荷回路24へ直流電力が供給される。
本実施の形態2では、電力伝送に用いる結合電極対として、第一の能動電極11aと第二の能動電極21aとで構成される第一の結合電極対Aと、第一の能動電極11aより低電位の第一の受動電極11pと第二の能動電極21aより低電位の第二の受動電極21pとで構成される第二の結合電極対Pとを設けてあり、その他に、データ通信に用いる通信用結合電極対31を設けてある。
送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の第一の基準電位電極16に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の第二の基準電位電極26に、それぞれ接続されている。
そして、比較的高電位である第一の結合電極対Aと電位変動の影響を受けやすい通信用結合電極対31との間に、比較的低電位である第二の結合電極対Pを配置することにより、電力伝送用の第一の結合電極対Aにより生成された電界が通信用結合電極対31側へ漏れることを抑制することができ、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
より効果的にするべく、例えば第二の結合電極対Pにより、第一の結合電極対Aの周囲を囲むような構成であっても良い。図5は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの他の構成を模式的に示すブロック図であり、図6は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの結合電極対の配置を模式的に示す平面図である。
図5に示すように、本実施の形態2に係る電力伝送システムは、送電装置1の第一の受動電極11p及び受電装置2の第二の受動電極21pが、電力伝送用の送電モジュール部及び受電モジュール部を囲むように設けられている。送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第一の能動電極11aと、第二の結合電極対Pを構成する第一の受動電極11pとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、負荷回路24を含む受電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第二の能動電極21aと、第二の結合電極対Pを構成する第二の受動電極21pとを備えている。
また、電力伝送に用いる第一の結合電極対A、第二の結合電極対Pの他に、データ通信に用いる通信用結合電極対31を設けてある。本実施の形態2に係る電力伝送システムは、送電装置1の筐体10及び受電装置2の筐体20を、それぞれ基準電位に接続された第一の基準電位電極16、第二の基準電位電極26として機能させている。
すなわち、送電装置1の筐体10及び受電装置2の筐体20が、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41として機能し、送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の筐体10に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の筐体20に、それぞれ接続されている。
図6からも明らかなように、比較的高電位である第一の結合電極対Aは、比較的低電位である第二の結合電極対Pで周囲を囲まれており、第一の結合電極対Aにより生成された電界が第二の結合電極対Pの外側へ漏れにくい配置となっている。したがって、電力伝送時に第一の通信部13及び第二の通信部23に加わる電位変動の影響を低減することができ、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。これにより、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
図7は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの他の構成を模式的に示すブロック図であり、図8は、本発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの結合電極対の他の配置を模式的に示す平面図である。
図7に示すように、本実施の形態2に係る電力伝送システムは、送電装置1の第一の受動電極11pを送電装置1の筐体10として、受電装置2の第二の受動電極21pを受電装置2の筐体20として構成されている。送電装置1は、少なくとも電圧発生回路12と、図示しない昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第一の能動電極11aとを備えている。また、受電装置2は、少なくとも図示しない降圧トランス、負荷回路24を含む受電モジュール部と、第一の結合電極対Aを構成する第二の能動電極21aとを備えている。
また、電力伝送に用いる第一の結合電極対Aの他に、データ通信に用いる通信用結合電極対31を設けてある。送電装置1では、第一の基準電位電極16として機能する筐体10が第一の受動電極11pとしても機能し、受電装置2では、第二の基準電位電極26として機能する筐体20が第二の受動電極21pとしても機能する。つまり、第一の受動電極11pと第二の受動電極21pとで構成される第二の結合電極対Pが基準電位結合電極対41として機能する。図7では、第一の受動電極11pとして機能する筐体10が接地電位から浮いているが、接地電位に接続されていても良い。
送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の筐体10に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の筐体20に、それぞれ接続されている。
図8からも明らかなように、比較的高電位である第一の結合電極対Aは、基準電位結合電極対41として機能する第二の結合電極対Pで周囲を囲まれており、第一の結合電極対Aにより生成された電界が周囲へ漏れ出るのを防止している。したがって、電力伝送時に第一の通信部13及び第二の通信部23に加わる電位変動の影響を低減することができ、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。これにより、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
以上のように本実施の形態2によれば、通信用結合電極対31と第一の結合電極対Aとの間に、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41(第二の結合電極対Pが兼ねていても良い)が配置されている。これにより、電力伝送時に第一の結合電極対Aに印加される比較的高い電圧が通信用結合電極対31に影響を及ぼしにくく、第一の通信部13の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
(実施の形態3)
図9は、本発明の実施の形態3に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図であり、図10は、本発明の実施の形態3に係る電力伝送システムの結合電極対の配置を模式的に示す平面図である。図9に示すように、本実施の形態3に係る電力伝送システムは、送電装置1の第一の受動電極11p及び受電装置2の第二の受動電極21pが、電力伝送用の送電モジュール部及び受電モジュール部を囲むように構成されているとともに、電力伝送用の送電モジュール部及び受電モジュール部と通信用結合電極対31との間に、基準電位結合電極対41を設けてある。
図9は、本発明の実施の形態3に係る電力伝送システムの構成を模式的に示すブロック図であり、図10は、本発明の実施の形態3に係る電力伝送システムの結合電極対の配置を模式的に示す平面図である。図9に示すように、本実施の形態3に係る電力伝送システムは、送電装置1の第一の受動電極11p及び受電装置2の第二の受動電極21pが、電力伝送用の送電モジュール部及び受電モジュール部を囲むように構成されているとともに、電力伝送用の送電モジュール部及び受電モジュール部と通信用結合電極対31との間に、基準電位結合電極対41を設けてある。
また、電力伝送に用いる第一の結合電極対A、第二の結合電極対Pの他に、データ通信に用いる通信用結合電極対31を設けてある。本実施の形態3に係る電力伝送システムは、送電装置1の筐体10及び受電装置2の筐体20を、それぞれ基準電位に接続された第一の基準電位電極16、第二の基準電位電極26として機能させている。
また、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41は、データ通信に用いる通信用結合電極対31と電力伝送に用いる第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pとの間に配置するように設けてある。基準電位結合電極対41のうち、送電装置1側の第一の基準電位電極41bは、送電装置1の第一の基準電位電極16、すなわち送電装置1の筐体10に、受電装置2側の第二の基準電位電極41aは受電装置2の第二の基準電位電極26、すなわち受電装置2の筐体20に、それぞれ接続されている。
送電装置1の第一の通信部13は、一端が第一の通信用結合電極31bに、他端が送電装置1の筐体10に、それぞれ接続されている。また、受電装置2の第二の通信部23は、一端が第一の通信用結合電極31bと容量結合する第二の通信用結合電極31aに、他端が受電装置2の筐体20に、それぞれ接続されている。
図10からも明らかなように、比較的高電位である第一の結合電極対Aは、比較的低電位である第二の結合電極対Pで周囲を囲まれており、第一の結合電極対Aにより生成された電界が第二の結合電極対Pの外側へ漏れにくい配置となっている。その上、通信用結合電極対31と第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pとの間に基準電位結合電極対41を配置してある。したがって、電力伝送時に第一の通信部13及び第二の通信部23に加わる電位変動の影響を低減することができ、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。これにより、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
以上のように本実施の形態3によれば、通信用結合電極対31と第一の結合電極対A及び第二の結合電極対Pとの間に、基準電位と接続されている基準電位結合電極対41が配置されているとともに、比較的高電位である第一の結合電極対Aの周囲を比較的低電位である第二の結合電極対Pが周囲を囲むように配置してある。これにより、電力伝送時に第一の結合電極対Aに印加される比較的高い電圧が通信用結合電極対31に影響をより及ぼしにくく、第一の通信部13の電位変動を抑制することができるので、通信信号のSN比(信号対雑音比)を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信の安定性をより高めることが可能となる。
(実施の形態4)
図11は、本発明の実施の形態4に係る電力伝送システムの受電装置2を構成するスマートフォンの構成を示す模式図である。図11(a)は、本発明の実施の形態4に係る受電装置2の背面側の構成を模式的に示す斜視図であり、図11(b)は、本発明の実施の形態4に係る受電装置2の構成を模式的に示す縦断面図である。
図11は、本発明の実施の形態4に係る電力伝送システムの受電装置2を構成するスマートフォンの構成を示す模式図である。図11(a)は、本発明の実施の形態4に係る受電装置2の背面側の構成を模式的に示す斜視図であり、図11(b)は、本発明の実施の形態4に係る受電装置2の構成を模式的に示す縦断面図である。
図11(a)に示すように、本実施の形態4に係る電力伝送システムの受電装置2は、背面側に第二の能動電極21aを備えており、第二の能動電極21aから受電装置2の内側へ入った位置に破線で示す輪郭の第二の受動電極21pを配置している。また、第二の能動電21aと離れた位置に、別個に第二の通信用結合電極31aを備えており、第二の受動電極21p及び第二の通信用結合電極31aの周辺部分には、筐体20で構成された、基準電位結合電極対41を構成する第二の基準電位電極41aを配置している。
図11(b)に示すように、スマートフォンの内部のプリント基板61には、整流回路22、及び負荷回路24を配置してある。表示部63を設けてある側と反対側(受電装置2の背面側)には絶縁体62が設けられており、その表面に導電体である筐体20が第二の基準電位電極41a(基準電位結合電極対41)として設けられている。また、第二の通信部23と第二の基準電位電極41a(筐体20)及び第二の通信用結合電極31aと、第二の能動電極21aと第二の受動電極21pとは、それぞれビア電極25を介して接続されている。
図12は、本発明の実施の形態4に係る電力伝送システムの送電装置1及び受電装置2の構成を模式的に示す縦断面図である。図12(a)は、本発明の実施の形態4に係る電力伝送システムの受電装置2の構成を模式的に示す縦断面図であり、図12(b)は、本発明の実施の形態4に係る電力伝送システムの送電装置1の構成を模式的に示す縦断面図である。図12(b)に示すように本実施の形態4に係る電力伝送システムの送電装置1は、受電装置2が載置される面側に第一の能動電極11a、第一の受動電極11pで構成される第一の結合電極を配置している。すなわち、受電装置2が載置される面側に受電装置2の結合電極が配置された位置に応じて第一の能動電極11aを備えており、第一の能動電極11aから送電装置1の内側へ入った位置に第一の受動電極11pを配置している。また、第一の受動電極11pと離れた位置に、別個に第一の通信用結合電極31bを備えており、受電装置2が載置される面側に備えた第一の能動電極11a及び第一の通信用結合電極31bの周辺部分には、筐体10で構成された第一の基準電位電極41bを配置している。送電装置1の第一の能動電極11a、第一の通信用結合電極31b、及び第一の基準電位電極41b(筺体10)を含む送電装置1全体は、絶縁体73で覆うことにより絶縁されている。なお、図示してはいないが、受電装置2の第二の能動電極21a、第二の通信用結合電極31a、及び第二の基準電位電極41a(筺体20)も同様に、絶縁体で覆うことにより絶縁しても良い。
送電装置1の内部のプリント基板71には、第一の通信部13、及び電圧発生回路12を配置してある。受電装置2が載置される面側には絶縁体72が設けられており、その表面に導電体である筐体10が第一の基準電位電極41bとして設けられている。プリント基板71側には、第一の能動電極11aの電極面積より広い電極面積を有する第一の受動電極11pが、受電装置2が載置される面側には、電極面積が狭い第一の能動電極11aが配置されている。第一の能動電極11aと電圧発生回路12の第1端とは、絶縁体72、第一の受動電極11p、及びプリント基板71を貫通するビア電極15を介して、第一の受動電極11pと電圧発生回路12の第2端とは、プリント基板71を貫通するビア電極15を介して、それぞれ接続されている。
本実施の形態4では、実施の形態3と同様に、電力伝送に用いる第一の結合電極対Aは、送電装置1の第一の能動電極11aと受電装置2の第二の能動電極21aとで構成されている。同様に、第二の結合電極対Pは、送電装置1の第一の受動電極11pと受電装置2の第二の受動電極21pとで構成されている。通信用結合電極対31は、送電装置1の第一の通信用結合電極31bと受電装置2の第二の通信用結合電極31aとで構成されている。基準電位結合電極対41は、送電装置1側の第一の基準電位電極41bと受電装置2側の第二の基準電位電極41aとで構成されている。
送電装置1の第一の通信部13は、第一の通信用結合電極31b及び第一の基準電位電極41b(筐体10)に接続されており、受電装置2の第二の通信部23は、第二の通信用結合電極31a及び第二の基準電位電極41a(筐体20)に接続されている。したがって、第一の通信部13の基準電位が安定する。
また、電力伝送に用いる第一の結合電極対Aとデータ通信に用いる通信用結合電極対31との間に基準電位結合電極対41が配置されている。したがって、高い電圧で電力伝送を行う場合であっても、第一の通信部13は電位変動の影響を受けにくく、安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。
その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば上述した各実施の形態では、第一の基準電位電極16が筺体10に、又は筺体10として設けられていたが、第一の基準電位電極16は送電回路基板に設けられた接地電位電極であっても良い。また、上述した各実施の形態では、第二の基準電位電極26が筺体20に、又は筺体20として設けられていたが、第二の基準電位電極26は受電回路基板に設けられた接地電位電極であっても良い。
1 送電装置
2 受電装置
10、20 筐体
11a 第一の能動電極(第一の結合電極)
11p 第一の受動電極(第一の結合電極)
12 電圧発生回路
13 第一の通信部
16 第一の基準電位電極
21a 第二の能動電極(第二の結合電極)
21p 第二の受動電極(第二の結合電極)
22 整流回路
23 第二の通信部
24 負荷回路
26 第二の基準電位電極
31 通信用結合電極対
31a 第二の通信用結合電極
31b 第一の通信用結合電極
41 基準電位結合電極対
A 第一の結合電極対
B、P 第二の結合電極対
2 受電装置
10、20 筐体
11a 第一の能動電極(第一の結合電極)
11p 第一の受動電極(第一の結合電極)
12 電圧発生回路
13 第一の通信部
16 第一の基準電位電極
21a 第二の能動電極(第二の結合電極)
21p 第二の受動電極(第二の結合電極)
22 整流回路
23 第二の通信部
24 負荷回路
26 第二の基準電位電極
31 通信用結合電極対
31a 第二の通信用結合電極
31b 第一の通信用結合電極
41 基準電位結合電極対
A 第一の結合電極対
B、P 第二の結合電極対
Claims (8)
- 少なくとも一対の第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有する送電装置と、
少なくとも一対の第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、第二の通信用結合電極とを有する受電装置と
を備え、前記第一の結合電極と前記第二の結合電極とが容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極と容量結合する前記第二の通信用結合電極に、それぞれ接続されており、
前記第一の通信部の他端は前記送電装置の第一の基準電位電極に、前記第二の通信部の他端は前記受電装置の第二の基準電位電極に、それぞれ接続されており、
前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、
前記第一の基準電位電極、前記第一の通信用結合電極、及び前記第一の結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、
前記受電装置は、受電時に前記送電装置と対向する第二の対向面を有しており、
前記第二の基準電位電極、前記第二の通信用結合電極、及び前記第二の結合電極は前記第二の対向面に沿って設けられており、
前記第一の基準電位電極は、前記第一の通信用結合電極と前記第一の結合電極との間に、前記第二の基準電位電極は、前記第二の通信用結合電極と前記第二の結合電極との間に、それぞれ配置されており、前記第一の基準電位電極と前記第二の基準電位電極とが容量結合していることを特徴とする電力伝送システム。 - 第一の受動電極と該第一の受動電極より高電位の第一の能動電極とで構成される第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有する送電装置と、
第二の受動電極と該第二の受動電極より高電位の第二の能動電極とで構成される第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、第二の通信用結合電極とを有する受電装置と
を備え、前記第一の結合電極と前記第二の結合電極とが容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極と容量結合する前記第二の通信用結合電極に、それぞれ接続されており、
前記第一の通信部の他端は前記送電装置の基準電位に、前記第二の通信部の他端は前記受電装置の基準電位に、それぞれ接続されており、
前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、
前記第一の受動電極、前記第一の能動電極、及び前記第一の通信用結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、
前記受電装置は、受電時に前記送電装置と対向する第二の対向面を有しており、
前記第二の受動電極、前記第二の能動電極、及び前記第二の通信用結合電極は前記第二の対向面に沿って設けられており、
前記第一の受動電極は、前記第一の能動電極と前記第一の通信用結合電極との間に、前記第二の受動電極は、前記第二の能動電極と前記第二の通信用結合電極との間に、それぞれ配置されており、前記第一の受動電極と前記第二の受動電極とが容量結合していることを特徴とする電力伝送システム。 - 前記送電装置が第一の基準電位電極を前記第一の受動電極と前記第一の通信用結合電極との間に、
前記受電装置が第二の基準電位電極を前記第二の受動電極と前記第二の通信用結合電極との間に、
それぞれ備えており、前記第一の基準電位電極と前記第二の基準電位電極とが容量結合していることを特徴とする請求項2に記載の電力伝送システム。 - 前記送電装置の前記第一の基準電位電極は接地電位に接続されていることを特徴とする請求項1又は3に記載の電力伝送システム。
- 少なくとも一対の第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極と、第一の基準電位電極とを有し、前記第一の結合電極と容量結合する少なくとも一対の第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、前記第一の通信用結合電極と容量結合する第二の通信用結合電極と、前記第一の基準電位電極と容量結合する第二の基準電位電極とを有する受電装置へ電力を伝送する送電装置であって、
前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に接続されており、
前記第一の通信部の他端は第一の基準電位電極に接続されており、
前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、
前記第一の基準電位電極、前記第一の通信用結合電極、及び前記第一の結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、
前記第一の基準電位電極は、前記第一の通信用結合電極と前記第一の結合電極との間に配置されていることを特徴とする送電装置。 - 第一の受動電極と該第一の受動電極より高電位の第一の能動電極とで構成される第一の結合電極と、データ通信することが可能な第一の通信部と、第一の通信用結合電極とを有し、前記第一の受動電極と容量結合する第二の受動電極と、前記第一の能動電極と容量結合する第二の能動電極とで構成される第二の結合電極と、データ通信することが可能な第二の通信部と、前記第一の通信用結合電極と容量結合する第二の通信用結合電極とを有する受電装置へ電力を伝送する送電装置であって、
前記第一の通信部の一端は前記第一の通信用結合電極に接続されており、
前記第一の通信部の他端は前記送電装置の基準電位に接続されており、
前記送電装置は、送電時に前記受電装置と対向する第一の対向面を有しており、
前記第一の受動電極、前記第一の能動電極、及び前記第一の通信用結合電極は前記第一の対向面に沿って設けられており、
前記第一の受動電極は、前記第一の能動電極と前記第一の通信用結合電極との間に配置されていることを特徴とする送電装置。 - 第一の基準電位電極、及び該第一の基準電位電極と容量結合する第二の基準電位電極をさらに有し、
前記第一の基準電位電極は、前記第一の受動電極と前記第一の通信用結合電極との間であって、前記第一の対向面に沿って設けられていることを特徴とする請求項6に記載の送電装置。 - 前記第一の基準電位電極は接地電位に接続されていることを特徴とする請求項5又は7に記載の送電装置。
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