JP5867601B2

JP5867601B2 - 電力伝送システム及び送電装置

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Publication number: JP5867601B2
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Inventors: 真治郷間; 勉家木
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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。

特開２００９−０８９５２０号公報

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。

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。

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。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。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。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。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る。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。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る。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。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る。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。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を構成するスマートフォンの構成を示す模式図である。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及び受電装置の構成を模式的に示す縦断面図である。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（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

Claims

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。