CN102668323B - 磁场共振送电装置、以及磁场共振受电装置 - Google Patents

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Abstract

降低具有通信功能的磁场共振送电装置的成本。磁场共振无线送电系统(10)的磁场共振送电装置(100)具有：共振线圈(110)；使共振线圈(110)产生交流电流的交流电源(130)；基于通信数据来改变交流电源(130)使共振线圈(110)产生的交流电流的频率的频率可变部(140)。

Description

磁场共振送电装置、以及磁场共振受电装置
技术领域
本申请涉及被使用在基于磁场共振的无线送电上的磁场共振送电装置、以及磁场共振受电装置。
背景技术
存在进行基于磁场共振的无线送电的磁场共振无线送电系统。磁场共振无线送电系统具有包括共振线圈的送电装置、以及包括共振线圈的受电装置，送电装置所包括的共振线圈和受电装置所包括的共振线圈具有相同的共振频率。
当向该送电装置的共振线圈供应电力而流过与共振线圈的共振频率相同频率的交流电流时，在送电装置的共振线圈和受电装置的共振线圈之间进行基于磁场共振的电力传输，在受电装置的共振线圈流过交流电流。如此，通过无线从送电装置向受电装置进行电力的传输。
在无线送电系统中，除了磁场共振无线送电系统之外，例如还存在使用了电波的无线送电系统、使用了电磁感应的无线送电系统。与这些其他的送电系统相比，磁场共振无线送电系统例如具有如下的优点。磁场共振无线送电系统与使用了电波的无线送电系统相比能够进行大功率的送电。另外，磁场共振无线送电系统与使用了电磁感应的无线送电系统相比能够延长送电距离，并且，能够减小送电装置以及受电装置的各共振线圈。
另一方面，在无线送电系统中，由于把握传输电力并根据传输电力来进行计费，或者通过对受电装置进行认证来防止向传输对象以外进行电力传输，因此需要在送电装置与受电装置之间进行无线通信。
因此，在磁场共振无线送电系统中也考虑使其具有进行无线通信的功能。
另外，例如存在通过非接触通信向外部发送体内埋入式微小刺激装置的内置型电源的充电电平的技术(例如，参照专利文献1)。另外，存在在非接触通信中使用磁场和共振的技术(例如，参照专利文献2至4)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特表2005-531371号公报；
专利文献2：日本专利文献特表2008-535611号公报；
专利文献3：日本专利文献特开平6-54824号公报；
专利文献4：日本专利文献特公平8-29143号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在磁场共振无线送电系统中，当仅仅增加已有的非接触通信功能时，需要对送电装置及受电装置重新设置通信模块，有可能导致送电装置及受电装置的成本增大。
鉴于上述方面，目的在于提供一种降低了成本的具有通信功能的磁场共振送电装置以及磁场共振受电装置。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，提供了以下的磁场共振送电装置。
该磁场共振送电装置具有：共振线圈；交流电源，所述交流电源使共振线圈产生交流电流；以及频率可变部，所述频率可变部基于通信数据来改变交流电源使共振线圈产生的交流电流的频率。
发明效果
根据公开的磁场共振送电装置以及磁场共振受电装置，能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置以及磁场共振受电装置的成本。
本发明的上述以及其他目的、特征以及优点通过与表示作为本发明的例子而优选的实施方式的附图相关的以下的说明而更加清楚。
附图说明
图1是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图；
图2是表示第一实施方式涉及的共振线圈的一个例子的等价电路图；
图3是表示第一实施方式涉及的交流电源和频率可变部的具体例子的图；
图4是表示第一实施方式涉及的磁场共振受电装置的具体例子的图；
图5是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个例子的曲线图；
图6是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图7是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图8是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图；
图9的(a)～(d)是表示第二实施方式涉及的用于改变基于电磁感应的耦合的构成的一个例子的图；
图10是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图11是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图12是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图；
图13是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图14是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图；
图15是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图16是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图17是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图；
图18是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个例子的曲线图；
图19是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图20是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图；
图21是表示第六实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的通信步骤的一个例子的顺序图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式。
[第一实施方式]
图1是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统10具有：传输电力的磁场共振送电装置100、以及接受从磁场共振送电装置100传输的电力的磁场共振受电装置200。
磁场共振送电装置100具有：共振线圈110、通过电磁感应向共振线圈110供应电力的线圈120、使线圈120产生交流电流的交流电源130。
共振线圈110的材料例如使用了铜(Cu)。共振线圈110使用了例如直径为30cm的螺旋型线圈。共振线圈110构成包括电感L和电容C的LC共振电路，并具有与传输频率相同频率的共振频率。这里，传输频率是为了从磁场共振送电装置100向磁场共振受电装置200传输电力而使用的传输波的频率。
共振线圈110的共振频率例如是10MHz。另外，在共振线圈110中，电容C通过共振线圈11的浮动电容而得到，但是也可以通过在共振线圈110的线圈线间设置电容器来得到。
并且，共振线圈110一旦从线圈120通过电磁感应被供应电力而流过与共振频率相同频率的交流电流，则朝向磁场共振受电装置200进行基于磁场共振的无线送电。
交流电源130与线圈120连接，使线圈120产生与传输频率相同频率、例如10MHz的交流电流。
线圈120的材料例如使用了铜(Cu)。线圈120一旦被从交流电源130供应交流电流，则通过电磁感应向共振线圈110供应电力，使共振线圈110产生交流电流。
这里，流过线圈120的交流电流的频率与在共振线圈110中产生的交流电流的频率一致。即，一旦向线圈120供应与传输频率相同频率、例如10MHz的交流电流，则共振线圈110中流过与传输频率相同频率、例如10MHz的交流电流。
这样，不是通过布线等向共振线圈110供应电力，而是通过电磁感应向共振线圈110供应电力。由此，能够避免对共振线圈110附加基于交流电源130或用于电力供应的布线等的电阻，因此能够得到具有与设为目标的频率相同的共振频率并且精度高的共振线圈110。
另外，当能够充分维持共振线圈110的共振频率的精度时，也可以将交流电源130与共振线圈110连接，从交流电源130向共振线圈110直接供应电力。
并且，磁场共振送电装置100具有频率可变部140，所述频率可变部140改变交流电源130使线圈120产生的交流电流的频率。
频率可变部140在磁场共振送电装置100与磁场共振受电装置200进行通信时，基于通信数据调制交流电源130产生的交流电流的频率。一旦这样调制交流电源130产生的交流电流的频率，则与此相应地也调制共振线圈110传输的电力量。
即，通信数据作为电力量的调制信号从共振线圈110被发送给磁场共振受电装置200。另外，频率可变部140在电力传输时将交流电源130产生的交流电流的频率维持为传输频率。
接着，对磁场共振受电装置200进行说明。
磁场共振受电装置200具有：被从磁场共振送电装置100的共振线圈110传输电力的共振线圈210、以及被供应传输给共振线圈210的电力的线圈220。另外，电力传输时的共振线圈110与共振线圈210之间的距离例如假定数10cm至2m左右。
共振线圈210的材料例如使用了铜(Cu)。共振线圈210例如使用了直径为30cm的螺旋型线圈。共振线圈210构成包括电感L和电容C的LC共振电路，并具有与传输频率相同频率的共振频率。即，共振线圈210的共振频率与共振线圈110的共振频率一致。
共振线圈210的共振频率例如是10MHz。另外，在共振线圈210中，电容C通过共振线圈210的浮动电容而得到，但是也可以通过在共振线圈210的线圈线间设置电容器而得到。
并且，一旦共振线圈210在电力传输时从磁场共振送电装置100的共振线圈110通过磁场共振被传输电力，则流过与传输频率相同频率的交流电流。
另外，共振线圈210在通信时从磁场共振送电装置100的共振线圈110被传输电力量的调制信号，并流过与该调制信号相应的大小的交流电流。即，从共振线圈110向共振线圈210传输电力量的调制信号。
线圈220的材料例如使用了铜(Cu)。当在共振线圈210中流过交流电流时，线圈220通过电磁感应从共振线圈210被供应电力，而产生交流电流。
这样，来自共振线圈210的电力的供应不是通过布线等而是通过电磁感应来进行。由此，能够避免对共振线圈210附加电阻，因此能够得到具有与设为目标的频率相同的共振频率并且精度高的共振线圈210。
另外，在通信时在线圈220流过与被共振线圈110传输的电力量的调制信号相应的大小的交流电流。即，从共振线圈110向线圈220传输电力量的调制信号。
并且，磁场共振受电装置200具有：接受被线圈220供应的电力的电力接受部230、以及检测被线圈220供应的电力的大小的检测部240。
电力接受部230例如使用电力消耗部或者电池等电力蓄积部。另外，当能够充分维持共振线圈210的共振频率的精度时，也可以将电力接受部230与共振线圈210连接，电力接受部230直接从共振线圈210接受电力。
检测部240在通信时检测被传输到线圈220的电力量的调制信号，将检测出的调制信号与参照电力量进行比较，由此生成例如包括1比特数据或者2比特数据的解调数据。
这样，在磁场共振无线送电系统10中，共振线圈110和共振线圈210均具有与传输频率相同的共振频率。由此，当向共振线圈110供应电力而流过交流电流时，在共振线圈110与共振线圈210之间进行基于磁场共振的电力传输，从而在共振线圈210中流过交流电流。由此，以无线方式从共振线圈110向共振线圈210进行电力的传输。
另外，在磁场共振无线送电系统10中，频率可变部140基于通信数据来调制线圈120中产生的交流电流的频率，并从共振线圈110向共振线圈210传输电力量的调制信号。被传输给共振线圈210的电力量的调制信号被检测部240解调而生成解调数据。由此，从磁场共振送电装置100向磁场共振受电装置200进行数据的无线通信。
图2是表示第一实施方式涉及的共振线圈的一个例子的等价电路图。
共振线圈110、210如图2所示构成了包括电感L和电容C的LC共振电路。LC共振电路的共振频率f以下式表示。
f＝ω/2π＝1/{2π(LC)1/2}…(1)
图3是表示第一实施方式涉及的交流电源和频率可变部的具体例子的图。
在该例子中，交流电源130和频率可变部140由PLL(PhaseLockedLoop，锁相环)电路160构成。
PLL电路160具有：输出具有与输入电压相应的振荡频率的交流电流的电压控制振荡器(VCO：voltagecontrolledoscillator)161、对从电压控制振荡器161输出的交流电流放大后输出给线圈120的放大器162、以及对从电压控制振荡器161输出的交流电流进行分频的分频器163。
并且，PLL电路160还具有：对分频器163的输出信号和基准信号的相位进行比较并输出相位差信号的相位比较器164、将相位比较器164的输出信号直流化并输出给电压控制振荡器161的滤波器165、以及基于通信数据来控制从滤波器165输入到电压控制振荡器161的信号的电压的电压控制器166。
在PLL电路160中，电压控制器166基于通信数据来控制被输入到电压控制振荡器161的信号的电压，由此电压控制振荡器161输出的交流电流的振荡频率发生变化，能够调制从放大器162输出到线圈120的交流电流。
另外，在PLL电路160中，电压控制器166与频率可变部140对应，电压控制振荡器161、放大器162、分频器163、相位比较器164、以及滤波器165与交流电源130对应。
图4是表示第一实施方式涉及的磁场共振受电装置的具体例子的图。
磁场共振受电装置200a具有：共振线圈210、线圈220、整流电路250、稳压器260、电池控制器231、电池230a、以及检测部240。
整流电路250将在线圈220产生的交流电流变换成直流电流后输出给稳压器260。稳压器260使从整流电路250输入的直流电流恒定并输出给电池控制器231。电池控制器231通过从稳压器260输出的恒定电流而在电池230中蓄积电力。检测部240对与整流电路250的输出电流相应的电力量和基于稳压器260的恒定的输出电流而生成的参照电力量进行比较。
图5是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个例子的曲线图。
曲线图的横轴表示交流电源130产生的交流电流的频率，纵轴表示传输电力(dB)。这里，传输电力是从共振线圈110传输到共振线圈210的电力。
特性1a表示共振线圈110和共振线圈210的共振频率为f0时的传输电力特性。传输电力在频率为f0时取峰值。另外，在特性1a中，峰值的附近发生变形，但是这可以认为是受到了共振频率以外的条件的影响。
并且，传输电力特性具有在频率为f0时成为峰值的陡峭的特性。这样，通过传输电力特性表示出陡峭的特性，能够增大表示电力传输的效率的Q值。
另外，由于传输电力特性表示出陡峭的特性，因此当频率偏离f0时，传输电力大大地衰减。例如，当频率为f0时，传输电力大约为22dB，当频率为f1时，传输电力大约为15dB，当频率为f2时，传输电力大约为18dB，当频率为f3时，传输电力大约为10dB。
根据这样的特性，在通信时，频率可变部140调制交流电源130产生的交流电流的频率，由此从共振线圈110传输的电力的大小大大地变化。由此，能够从共振线圈110向共振线圈210传输变化量大的电力量的调制信号。
图6和图7是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图。
在图6中，示出了交流电源130产生的交流电流的频率、检测部240检测的电力量、以及检测部240生成的解调数据的变化情况。
另外，这里，共振线圈110和共振线圈210的共振频率为f0。另外，假定频率f0，f1与图5的频率f0，f1对应。
在该例子中，在通信时，频率可变部140基于通信数据使交流电源130产生的交流电流的频率变化为f0、f1。另外，对检测部240提供参照电力量Ref。
当频率为f0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref，检测部240生成“0”作为解调数据。另外，当频率为f1时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref，检测部240生成“1”作为解调数据。
这样，频率可变部140基于通信数据使交流电源130产生的交流电流的频率变化为f0、f1，由此能够由检测部240生成1比特的解调数据。
在图7中，示出了交流电源130产生的交流电流的频率、检测部240检测出的电力量、以及检测部240生成的解调数据的变化情况。
另外，这里，共振线圈110以及共振线圈210的共振频率为f0。另外，假定频率f0、f1、f2、f3与图5的频率f0、f1、f2、f3分别对应。
在该例子中，在通信时，频率可变部140基于通信数据使交流电源130产生的交流电流的频率变化为f0、f1、f2、f3。另外，对检测部240分别提供参照电力量Ref1、Ref2、Ref3。
当频率为f0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref1，检测部240生成“0”作为解调数据。当频率为f1时，检测部240检测出的电力量位于参照电力量Ref2与Ref3之间，检测部240生成“2”作为解调数据。
当频率为f2时，检测部240检测出的电力量位于参照电力量Ref1与Ref2之间，检测部240生成“1”作为解调数据。当频率为f3时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref3，检测部240生成“3”作为解调数据。
这样，频率可变部140基于通信数据使交流电源130产生的交流电流的频率变化为f0～f3，由此能够由检测部240生成2比特的解调数据。另外，频率可变部140改变的频率的值不限于上述的f0～f3的4值，也可以是其以上的值。
以上，如上所述，在磁场共振无线送电系统10中，能够使用用于进行基于磁场共振的电力传输的构成、即共振线圈110和共振线圈210来进行数据通信，而不用设置新的通信模块等。因此，能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置100、以及磁场共振受电装置200的成本。
另外，第一实施方式是调制交流电源130产生的交流电流的频率的方式，但是代替之，也可以调制交流电源130产生的交流电流的振幅。
接着，将通信数据的调制方法与第一实施方式不同的实施方式作为第二实施方式来进行说明。
[第二实施方式]
图8是示出第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统10b具有磁场共振送电装置100b和磁场共振受电装置200b。磁场共振送电装置100b相对于第一实施方式的磁场共振送电装置100代替频率可变部140而设置了耦合可变部170。磁场共振受电装置200b与第一实施方式的磁场共振受电装置200相同。
耦合可变部170在磁场共振送电装置100b与磁场共振受电装置200b进行通信时基于通信数据来改变共振线圈110与线圈120的基于电磁感应的耦合状态。
一旦共振线圈110与线圈120的基于电磁感应的耦合状态发生变化，则从线圈120被供应到共振线圈110的电力量也发生变化。由此，共振线圈110传输的电力量也发生变化。
即，耦合可变部170基于通信数据来改变共振线圈110与线圈120的基于电磁感应的耦合状态，由此能够调制共振线圈110传输的电力量。
由此，与第一实施方式同样地，能够从磁场共振送电装置100b向磁场共振受电装置200b进行数据的无线通信。
图9是表示用于改变第二实施方式涉及的基于电磁感应的耦合的构成的一个例子的图。
图9的(A)所示的例子具有可以改变共振线圈110与线圈120的距离的构成。在该例子中，对线圈120设置移动机构121，通过耦合可变部170移动该移动机构121，从而可以改变共振线圈110与线圈120的距离。通过改变共振线圈110与线圈120的距离，基于电磁感应的耦合状态发生变化，从线圈120被供应到共振线圈110的电力量发生变化。例如，当距离离开时，从线圈120被供应到共振线圈110的电力量下降。
图9的(B)所示的例子具有被插入到共振线圈110与线圈120之间的可移动的磁性体122。在该例子中，通过耦合可变部170使磁性体122移动来改变其配置位置。通过改变磁性体122的配置位置，基于电磁感应的耦合状态发生变化，从线圈120被供应到共振线圈110的电力量发生变化。
图9的(C)所示的例子具有可以改变共振线圈110和线圈120的朝向的构成。在该例子中，对线圈120设置旋转机构123，通过耦合可变部170使该旋转机构123旋转，可以改变线圈120相对于共振线圈110的角度。通过改变线圈120相对于共振线圈110的角度，基于电磁感应的耦合状态发生变化，从线圈120被供应到共振线圈110的电力量发生变化。
图9的(D)所示的例子具有被线圈120负载的可变电阻124。在该例子中，通过耦合可变部170改变可变电阻124的电阻值，基于电磁感应的耦合状态发生变化，从线圈120被供应到共振线圈110的电力量发生变化。
另外，除了上述以外，也可以通过改变共振线圈110与线圈120的线圈线的卷绕数之比或尺寸之比来改变基于电磁感应的耦合状态。
接着，图10以及图11是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图。
该时序图对应于通过耦合可变部170如图9的(A)所示改变共振线圈110与线圈120的距离来改变基于电磁感应的耦合的例子。
在图10中示出了共振线圈110与线圈120之间的距离d、检测部240检测出的电力量、以及检测部240生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时，耦合可变部170基于通信数据将共振线圈110与线圈120之间的距离d改变为d0、d1(d0＜d1)。另外，对检测部240提供参照电力量Ref。
当距离d为d0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref，检测部240生成“0”作为解调数据。另外，当距离d为d1时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref，检测部240生成“1”作为解调数据。
这样，通过耦合可变部170基于通信数据将共振线圈110与线圈120之间的距离d改变为d0、d1，从而能够由检测部240生成1比特的解调数据。
在图11中示出了共振线圈110与线圈120之间的距离d、检测部240检测出的电力量、以及检测部240生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时，耦合可变部170基于通信数据将共振线圈110与线圈120之间的距离d改变为d0、d1、d2、d3(d0＜d1＜d2＜d3)。另外，对检测部240提供参照电力量Ref1、Ref2、Ref3。
当距离d为d0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref1，检测部240生成“0”作为解调数据。当距离d为d2时，检测部240检测出的电力量位于参照电力量Ref2与Ref3之间，检测部240生成“2”作为解调数据。
当距离d为d1时，检测部240检测出的电力量位于参照电力量Ref1与Ref2之间，检测部240生成“1”作为解调数据。当距离d为d3时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref3，检测部240生成“3”作为解调数据。
这样，通过耦合可变部170基于通信数据将共振线圈110与线圈120之间的距离d改变为d0～d3，从而能够由检测部240生成2比特的解调数据。另外，耦合可变部170改变的距离d的值不限于上述的d0～d3的4值，也可以是其以上的值。
以上，如上所述，在磁场共振无线送电系统10b中，能够不用设置新的通信模块等来进行数据通信，因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置100b、以及磁场共振受电装置200b的成本。
接着，将第一实施方式的通信数据的调制方法和第二实施方式的通信数据的调制方法组合成的实施方式作为第三实施方式进行说明。
[第三实施方式]
图12是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统10c具有磁场共振送电装置100c和磁场共振受电装置200c。磁场共振送电装置100c相对于第一实施方式的磁场共振送电装置100设置了耦合可变部170。磁场共振受电装置200c与第一实施方式的磁场共振受电装置200相同。
图13是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图。
在图13中，示出了交流电源130产生的交流电流的频率、共振线圈110与线圈120之间的距离d、检测部240检测出的电力量、以及检测部240生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时，在期间T1耦合可变部170基于通信数据将共振线圈110与线圈120之间的距离d改变为d0、d1(d0＜d1)。另外，期间T1中，频率可变部140将交流电源130产生的交流电流的频率维持为f0。
并且，在期间T2中，频率可变部140基于通信数据将交流电源130产生的交流电流的频率改变为f0、f1。另外，期间T2中，耦合可变部170将共振线圈110与线圈120之间的距离d维持为d0。
在期间T1中，当距离d为d0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref，检测部240生成“0”作为解调数据。另外，当距离d为d1时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref，检测部240生成“1”作为解调数据。
在期间T2中，当频率为f0时，检测部240检测出的电力量大于参照电力量Ref，检测部240生成“0”作为解调数据。另外，当频率为f1时，检测部240检测出的电力量小于参照电力量Ref，检测部240生成“1”作为解调数据。
这样，通过将改变交流电源130产生的交流电流的频率的方法与改变共振线圈110与线圈120的基于电磁感应的耦合状态的方法组合起来，也能够进行数据的通信。
第一～第三实施方式涉及从磁场共振送电装置向磁场共振受电装置的数据的发送，但是接下来将与从磁场共振受电装置向磁场共振送电装置的数据的发送有关的实施方式作为第四实施方式进行说明。
[第四实施方式]
图14是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统10d具有磁场共振送电装置100d和磁场共振受电装置200d。
磁场共振送电装置100d具有共振线圈110、线圈120、交流电源130、以及检测线圈120中产生的电力量的检测部180。
磁场共振受电装置200d具有共振线圈210、线圈220、电力接受部230、以及耦合可变部280。
耦合可变部280在磁场共振送电装置100d与磁场共振受电装置200d进行通信时，基于通信数据来改变共振线圈210与线圈220的基于电磁感应的耦合状态。
作为改变共振线圈210与线圈220的基于电磁感应的耦合状态的方法，例如可以应用使用图9的(a)～(d)说明的方法。
一旦共振线圈210与线圈220的基于电磁感应的耦合状态发生变化，则从共振线圈210被供应到线圈220的电力量发生变化。由此，从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量发生变化。
即，耦合可变部280基于通信数据改变共振线圈210与线圈220的基于电磁感应的耦合状态，从而能够调制从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量。即，通信数据作为电力量的调制信号从共振线圈210被发送到共振线圈110。
另外，一旦从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量发生变化，则从线圈120被供应到共振线圈110的电力量也发生变化，由此在线圈120中产生的电力量也发生变化。即，被发送到共振线圈110的电力量的调制信号被传输到线圈120。
检测部180在通信时检测被传输到线圈120的电力量的调制信号，并将检测出的调制信号与参照电力量进行比较，由此例如生成包括1比特数据或2比特数据的解调数据。
这样，在磁场共振无线送电系统10d中，耦合可变部280基于通信数据改变共振线圈210与线圈220的基于电磁感应的耦合状态，从而从共振线圈210向共振线圈110传输电力量的调制信号。被传输到共振线圈110的电力量的调制信号被检测部180解调并生成解调数据。由此，能够从磁场共振受电装置200d向磁场共振送电装置100d进行数据的无线通信。
接着，图15以及图16是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图。
该时序图对应于通过耦合可变部280改变共振线圈210与线圈220的距离来改变基于电磁感应的耦合的例子。
在图15中，示出了共振线圈210与线圈220之间的距离d、被供应到线圈220的电力量W2、检测部180检测出的电力量W1、以及检测部180生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时耦合可变部280基于通信数据将共振线圈210与线圈220之间的距离d改变为d0、d1(d0＜d1)。另外，对检测部180提供参照电力量Ref。
当距离d为d0时，电力量W1小于参照电力量Ref，检测部180生成“0”作为解调数据。另外，当距离d为d1时，电力量W1大于参照电力量Ref，检测部180生成“1”作为解调数据。
这样，耦合可变部280基于通信数据将共振线圈210与线圈220之间的距离d改变为d0、d1，从而能够由检测部180生成1比特的解调数据。
在图16中，示出了共振线圈210与线圈220之间的距离d、被供应到线圈220的电力量W2、检测部180检测出的电力量W1、以及检测部180生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时耦合可变部280基于通信数据将共振线圈210与线圈220之间的距离d改变为d0、d1、d2、d3(d0＜d1＜d2＜d3)。另外，对检测部180提供参照电力量Ref1、Ref2、Ref3。
当距离d为d0时，电力量W1小于参照电力量Ref3，检测部180生成“0”作为解调数据。当距离d为d2时，电力量W1位于参照电力量Ref1与Ref2之间，检测部180生成“2”作为解调数据。
当距离d为d1时，电力量W1位于参照电力量Ref2与Ref3之间，检测部180生成“1”作为解调数据。当距离d为d3时，电力量W1大于参照电力量Ref1，检测部180生成“3”作为解调数据。
这样，耦合可变部280基于通信数据将共振线圈210与线圈220之间的距离d改变为d0～d3，从而能够由检测部180生成2比特的解调数据。另外，耦合可变部280改变的距离d的值不限于上述的d0～d3的4值，也可以是其以上的值。
以上，如上所述，在磁场共振无线送电系统10d中，能够不用设置新的通信模块等来进行数据通信，因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置100d、以及磁场共振受电装置200d的成本。
接着，将通信数据的调制方法与第四实施方式不同的实施方式作为第五实施方式进行说明。
[第五实施方式]
图17是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统10e具有磁场共振送电装置100e和磁场共振受电装置200e。磁场共振送电装置100e与第四实施方式的磁场共振送电装置100d相同。磁场共振受电装置200e相对于第四实施方式的磁场共振受电装置200d代替耦合可变部280而设置了共振频率可变部270。
共振频率可变部270在磁场共振送电装置100e与磁场共振受电装置200e进行通信时，基于通信数据来改变共振线圈210的共振频率。共振线圈210的共振频率的变化例如通过改变共振线圈210的电容C来进行。
一旦共振线圈210的共振频率发生变化，则从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量也发生变化。
即，共振频率可变部270基于通信数据改变共振线圈210的共振频率，从而能够调制从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量。
由此，与第四实施方式同样地，能够从磁场共振受电装置200e向磁场共振送电装置100e进行数据的无线通信。
图18是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个例子的曲线图。
曲线图的横轴表示交流电源130产生的交流电流的频率，纵轴表示传输电力(dB)。
特性2a表示共振线圈210的共振频率与设为目标的频率f0一致时的传输电力特性。在特性2a中，传输电力在频率为f0时取峰值。另外，在特性2a中，峰值的附近发生了变形，但是这可以认为是受到共振频率以外的条件的影响。
特性2b表示共振线圈210的共振频率偏离f0时的传输电力特性。特性2b为相对于特性2a在横轴方向上发生了位移的状态，频率为f0时的传输电力与特性2a时相比大大减少。
这样，通过改变共振线圈210的共振频率，能够改变从共振线圈110被传输到共振线圈210的电力量。
接着，图19和图20是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子的时序图。
该时序图对应于共振频率可变部270改变共振线圈210的电容C的例子。
在图19中，示出了共振线圈210的电容C、被供应到线圈220的电力量W2、检测部180检测出的电力量W1、以及检测部180生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时共振频率可变部270基于通信数据将共振线圈210的电容C改变为c0、c1(c0＜c1)。另外，对检测部180提供参照电力量Ref。
当电容C为c0时，电力量W1小于参照电力量Ref，检测部180生成“0”作为解调数据。另外，当电容C为c1时，电力量W1大于参照电力量Ref，检测部180生成“1”作为解调数据。
这样，共振频率可变部270基于通信数据将共振线圈210的电容C改变为c0、c1，从而能够由检测部180生成1比特的解调数据。
在图20中，示出了共振线圈210的电容C、被供应到线圈220的电力量W2、检测部180检测出的电力量W1、以及检测部180生成的解调数据的变化情况。
在该例子中，在通信时共振频率可变部270基于通信数据将共振线圈210的电容C改变为c0、c1、c2、c3(c0＜c1＜c2＜c3)。另外，对检测部180提供参照电力量Ref1、Ref2、Ref3。
当电容C为c0时，电力量W1小于参照电力量Ref3，检测部180生成“0”作为解调数据。当电容C为c2时，电力量W1位于参照电力量Ref1与Ref2之间，检测部180生成“2”作为解调数据。
当电容C为c1时，电力量W1位于参照电力量Ref2与Ref3之间，检测部180生成“1”作为解调数据。当电容C为c3时，电力量W1大于参照电力量Ref1，检测部180生成“3”作为解调数据。
这样，共振频率可变部270基于通信数据将共振线圈210的电容C改变为c0～c3，从而能够由检测部180生成2比特的解调数据。另外，共振频率可变部270改变的电容C的值不限于上述的c0～c3的4值，也可以是其以上的值。
以上，如上所述，在磁场共振无线送电系统10e中，能够不用设置新的通信模块等来进行数据通信，因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置100e、以及磁场共振受电装置200e的成本。
另外，也可以将第五实施方式的从磁场共振受电装置200e向磁场共振送电装置100e的数据的发送方法应用到从磁场共振送电装置100e向磁场共振受电装置200e的数据的发送方法。
即，也可以通过改变共振线圈110的共振频率来调制从共振线圈110向共振线圈210传输的电力量，并从磁场共振送电装置100e向磁场共振受电装置200e发送数据。
接着，对于磁场共振无线送电系统中的、磁场共振送电装置及磁场共振受电装置的通信步骤作为第六实施方式进行说明。
[第六实施方式]
图21是表示第六实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的通信步骤的一个例子的顺序图。
在第六实施方式中，假定对从磁场共振送电装置向磁场共振受电装置的数据的发送使用第一～第三中任一实施方式的通信方法，对从磁场共振受电装置向磁场共振送电装置的数据的发送使用第四或第五实施方式的通信方法。
[步骤S101]磁场共振送电装置向磁场共振受电装置发送信号。
[步骤S102]磁场共振受电装置一旦接收到磁场共振送电装置发送的信号，则起动通信用电路。这里，所谓通信用电路，例如当在磁场共振受电装置中使用了第四实施方式的磁场共振受电装置10d时，通信用电路是耦合可变部280，当在磁场共振受电装置使用了第五实施方式的磁场共振受电装置10e时，通信用电路是共振频率可变部270。
[步骤S103]磁场共振受电装置向磁场共振送电装置发送通信开始信号。
[步骤S104]磁场共振送电装置一旦接收到从磁场共振受电装置发送的通信开始信号，则向磁场共振受电装置发送通信开始信号。
[步骤S105]磁场共振送电装置开始进行与磁场共振受电装置之间的通信。
[步骤S106]磁场共振受电装置开始进行与磁场共振送电装置之间的通信。
[步骤S107]磁场共振送电装置和磁场共振受电装置实施认证确认、和电力量的传输效率的确认等。另外，通过确认电力量的传输效率，例如能够确认电力传输的路径有无异物。
[步骤S108]磁场共振送电装置开始向磁场共振受电装置进行电力传输。
另外，也可以在步骤S101之前实施步骤S108。另外，也可以与从步骤S101到步骤S107的一连串的处理并列地实施步骤S108。
上述仅仅示出了本发明的原理。并且，对本领域技术人员来说能够进行多种变形、改变，本发明不限于上述示出、说明的准确的构成及应用例，对应的所有的变形例以及等价物被视为在基于附加的权利要求及其等价物的本发明的范围。
符号说明
10磁场共振无线送电系统
100磁场共振送电装置
110、210共振线圈
120、220线圈
130交流电源
140频率可变部
200磁场共振受电装置
230电力接受部
240检测部

Claims (10)

1.一种磁场共振送电装置，向磁场共振受电装置发送通信数据，所述磁场共振受电装置具有以共振频率共振的受电线圈，所述磁场共振送电装置的特征在于，具有：
共振线圈；
交流电源，所述交流电源使所述共振线圈产生交流电流；以及
频率可变部，所述频率可变部基于所述通信数据将所述交流电源使所述共振线圈产生的交流电流的频率在所述共振频率和所述共振频率以外的一个以上的频率间改变，并通过调制被传送给所述受电线圈的电力量向所述磁场共振受电装置发送所述通信数据。
2.一种磁场共振送电装置，向磁场共振受电装置发送通信数据，所述磁场共振受电装置具有以共振频率共振的受电线圈，所述磁场共振送电装置的特征在于，具有：
能够与所述受电线圈共振的共振线圈；
线圈，所述线圈通过电磁感应使所述共振线圈产生交流电流；
交流电源，所述交流电源使所述线圈产生交流电流；以及
耦合可变部，所述耦合可变部基于按照每个数据值设定的耦合状态来根据所述通信数据的数据值改变所述共振线圈与所述线圈的基于电磁感应的耦合状态，并通过调制被传送给所述受电线圈的电力量向所述磁场共振受电装置发送所述通信数据。
3.如权利要求2所述的磁场共振送电装置，其特征在于，
所述耦合可变部通过改变所述共振线圈与所述线圈之间的距离来改变所述耦合状态。
4.如权利要求2所述的磁场共振送电装置，其特征在于，
所述耦合可变部通过在所述共振线圈与所述线圈之间配置磁性体来改变所述耦合状态。
5.如权利要求2所述的磁场共振送电装置，其特征在于，
所述耦合可变部通过改变所述共振线圈或所述线圈的角度来改变所述耦合状态。
6.如权利要求2所述的磁场共振送电装置，其特征在于，
所述耦合可变部通过改变所述共振线圈或所述线圈的负载电阻来改变所述耦合状态。
7.一种磁场共振受电装置，向磁场共振送电装置发送通信数据，所述磁场共振送电装置具有以共振频率共振的送电线圈，所述磁场共振受电装置的特征在于，具有：
能够与所述送电线圈共振的共振线圈；
线圈，所述线圈从所述共振线圈通过电磁感应被供应电力；
电力接受部，所述电力接受部接受被供应到所述线圈的电力；以及
耦合可变部，所述耦合可变部基于按照每个数据值设定的耦合状态来根据所述通信数据的数据值改变所述共振线圈与所述线圈的基于电磁感应的耦合状态，并通过调制从所述送电线圈传送的电力量向所述磁场共振送电装置发送所述通信数据。
8.如权利要求7所述的磁场共振受电装置，其特征在于，
所述耦合可变部通过改变所述共振线圈与所述线圈之间的距离来改变所述耦合状态。
9.一种磁场共振受电装置，向磁场共振送电装置发送通信数据，所述磁场共振送电装置具有以第一共振频率共振的送电线圈，所述磁场共振受电装置的特征在于，具有：
能够与所述送电线圈共振的共振线圈；
线圈，所述线圈从所述共振线圈通过电磁感应被供应电力；
电力接受部，所述电力接受部接受被供应到所述线圈的电力；以及
共振频率可变部，所述共振频率可变部基于所述通信数据使所述共振线圈的共振频率改变为所述第一共振频率以及所述第一共振频率以外的一个以上的第二共振频率，并通过调制从所述送电线圈传送的电力量来向所述磁场共振送电装置发送所述通信数据。
10.如权利要求9所述的磁场共振受电装置，其特征在于，
所述共振频率可变部通过改变所述共振线圈的共振用电容器电容来改变所述共振频率。
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