CN102859841A - 受电装置及电力传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种受电装置及电力传输系统。本发明的电力传输系统的受电装置(210)具备：在接受交流电力之际从在次级侧线圈(L2)的一端被感应出的感应电压(DETIN)中提取时钟信号(CLK1)的时钟信号提取电路(216)；以及与由时钟信号提取电路(216)提取出的时钟信号(CLK1)同步地产生时钟，并对时钟进行处理，从而对2值数据信号(DOUT)进行解调的解调电路(217)。由此，在从送电侧向受电侧发送根据数据而被频率调制过的交流电力且利用了电磁感应的非接触式电力传输系统中，通过在送电侧与受电侧之间取得时钟的同步，从而可以提高受电侧的数据检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及受电装置及电力传输系统。
背景技术
近年来，利用电磁感应且即便无金属部分的接点也能够进行电力传输的非接触式电力传输方式(也称为无接点电力传输方式)引人注目。作为这种非接触式电力传输方式的现有技术，公知被专利文献1公开的技术。在该现有技术中，送电装置将根据使“0”及“1”分别与2个电平对应的2值数据信号进行频率调制而生成的送电侧时钟信号变换为交流电力(电力传输波)，然后将变换后的信号向受电装置传输。此外，受电装置具有根据频率比送电侧时钟信号还高的受电侧时钟信号而动作的计数器，通过由计数器对受电侧时钟信号的个数进行计测来测量相当于送电侧时钟信号的周期的时间，并基于所计测的受电侧时钟信号数来检测送电侧时钟信号的频率。
图12是表示现有的受电装置的构成的框图。该图所示的受电装置具备：次级侧线圈L2、包括整流电路43的受电部42、负载调制部46、供电控制部48、和受电控制装置50，并向包括充电控制部92及蓄电池94在内的负载90供给电力。次级线圈(L2)一端的感应电压被电阻RB1及电阻RB2分压，该被分压后的电压被输入到比较器71的正相输入端子。该比较器71作为波形整形电路起作用，从该比较器71向频率2值数据检测电路60输出送电侧时钟信号(CCMPI)。频率2值数据检测电路60具备：计数器73、计数器77、存储器79、和f1/f2判定电路81。
频率2值数据检测电路60使用振荡电路58的振荡时钟信号CLK(受电侧时钟信号)来计测n个周期的送电侧时钟信号(CCMCPI)的时间，直接检测送电侧时钟信号(CCMPI)的频率。详细而言，根据最初的送电侧时钟信号(CCMPI)，使得计数器77启动，开始基于受电侧时钟信号CLK的计数。另一方面，若检测到n个周期的送电侧时钟信号(CCMPI)的周期，则计数器73向计数器77的复位端子输出检测信号CT。此外，检测信号CT作为锁存时钟信号而被提供给存储器79。即，计数器77通过检测信号CT而被复位。复位时的计数器77的计数值被锁存在存储器79中。这样，可计测与送电侧时钟信号(CCMPI)的n个周期相当的受电侧时钟信号CLK的周期，该计测值被锁存在存储器79中。f1/f2判定电路81通过对存储器79所锁存的计测值和预先取得的基准时间信息的比较，来判定送电侧时钟信号的频率是f1还是f2。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2008-206325号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在现有技术的构成的情况下，在受电装置中，为了可以对送电侧时钟信号的个数进行计数，使用的是不同于送电侧时钟信号的由时钟信号源(振荡电路)生成的受电侧时钟信号。因此，存在下述问题：在送电装置与受电装置之间难以取得同步，在送电侧与受电侧之间的数据通信中难以使定时一致。
本发明正是为解决这种问题而进行的，其目的在于：在从送电侧向受电侧发送根据数据而进行过频率调制的交流电力的电力传输系统中，通过在送电侧与受电侧之间取得同步而进一步提高受电侧的数据检测精度。
解决问题的技术方案
为了解决上述的问题，本发明涉及的受电装置是电力传输系统中的受电装置，该电力传输系统具有：送电装置，其包括初级侧线圈，并驱动该初级侧线圈来发送与根据2值数据信号而进行过频率调制的时钟信号相对应的交流电力；以及所述受电装置，其包括次级侧线圈，并且该电力传输系统通过使该初级侧线圈与该次级侧线圈电磁地耦合，从而该受电装置利用该次级侧线圈来接受从该送电装置发送来的交流电力，其中，
所述受电装置具备：
时钟信号提取电路，其在接受所述交流电力之际，从在所述次级侧线圈的一端被感应的感应电压中提取所述时钟信号；以及
解调电路，其与由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号同步地产生脉冲，并对该脉冲进行处理，从而对所述2值数据信号进行解调。
根据该构成，在受电侧中对与驱动初级侧线圈而被发送的交流电力(电力传输波)对应的时钟信号所包含的2值数据信号进行解调之际，通过对与从在次级侧线圈的一端被感应出的感应电压提取出的时钟信号同步的脉冲进行处理而进行该解调，因而无需设置生成与该时钟信号不同的时钟信号的振荡电路。而且，由于在送电侧与受电侧之间取得了同步，故可以使受电侧中的2值数据信号的解调(检测)精度提高。
在所述受电装置中，所述解调电路也可以具备：
脉冲产生电路，其按照由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的每个边沿，输出恒定的脉冲宽度的脉冲；
积分电路，其对从所述脉冲产生电路输出的所述脉冲进行积分；
2值化电路，其对所述积分电路的输出进行2值化后输出；以及
2值数据检测电路，其使所述2值化电路的输出与所述2值数据对应地变换为2值数据信号。
根据该构成，基于由时钟信号提取电路提取出的时钟信号，以简易的构成就可以适当地检测从初级侧传达来的2值数据信号的内容。
在所述受电装置中，也可以是：在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的频率为第1频率的情况下，所述受电装置的时钟频率为由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的所述第1频率，
在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的频率为第2频率的情况下，所述受电装置的时钟频率为由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的所述第2频率。
根据该构成，由于成为受电装置整体的动作基准的时钟频率是由时钟信号提取电路提取出的时钟信号的第1频率或第2频率，因而从送电侧可以向受电侧容易地取得同步。
在所述受电装置中，也可以是：在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的所述第1频率及所述第2频率是所述送电装置的送电侧时钟信号的频率。
根据该构成，由于成为送电装置整体的动作基准的时钟频率和成为受电装置整体的动作基准的时钟频率相同，故在送电侧与受电侧之间容易使数据通信的定时一致。
在所述受电装置中，也可以是：所述时钟信号提取电路是被输入所述感应电压且对所述感应电压的上限及下限进行限制之后输出的限幅电路。
根据该构成，可以从在次级侧线圈的一端被感应出的感应电压中直接提取用于解调的时钟信号。
所述受电装置中，也可以是：在对所述时钟信号进行调制的所述2值数据信号规定“1”的情况下，在所述次级侧线圈被感应出所述第1频率的n个周期(n为2以上的整数)的交流电压，在对所述时钟信号进行调制的所述2值数据信号规定“0”的情况下，在所述次级侧线圈被感应出所述第2频率的所述n个周期的交流电压，
所述积分电路输出与所述第1频率对应的第1电压或与所述第2频率对应的第2电压，
所述2值数据检测电路基于利用由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号对所述第1电压的出现期间或所述第2电压的出现期间进行了计数的结果，检测从所述2值数据检测电路输出的所述第1电压及所述第2电压是“0”及“1”中的哪一个。
根据该构成，基于由时钟信号提取电路提取出的时钟信号，可以更适当地检测(检出)2值数据信号。
在所述受电装置中，也可以是：所述2值数据检测电路在利用由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号对所述第1电压的出现期间或所述第2电压的出现期间进行了计数时的计数值超过m(m为n以下且2以上的整数)之时，检测从所述2值数据检测电路输出的所述第1电压及所述第2电压是“0”或“1”中的哪一个。
根据该构成，基于由时钟信号提取电路提取出的时钟信号，可以更适当地检测(检出)2值数据信号。
为了解决上述问题，本发明涉及的电力传输系统具有：送电装置，其包括初级侧线圈，并驱动该初级侧线圈来发送与根据2值数据信号而进行过频率调制的时钟信号相对应的交流电力；以及受电装置，其包括次级侧线圈，并且该电力传输系统通过使该初级侧线圈与该次级侧线圈电磁耦合，从而该受电装置利用该次级侧线圈来接受从该送电装置发送来的交流电力，其中，
所述受电装置具备：
时钟信号提取电路，其在接受所述交流电力之际，从在所述次级侧线圈的一端被感应的感应电压中提取所述时钟信号；以及
解调电路，其与由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号同步地产生脉冲，并对该脉冲进行处理，从而对所述2值数据信号进行解调。
根据该构成，在受电侧中对作为从初级侧线圈传输来的电力传输波而被传达的所述2值数据信号进行解调之际，基于与从在次级侧线圈的一端被感应出的感应电压中提取出的时钟信号同步的脉冲来进行该解调，因此无需设置用于生成与该时钟信号不同的时钟信号的振荡电路。由此，在送电侧与受电侧之间可以取得同步，并可以提高受电侧中的2值数据信号的解调(检测)精度。
在所述电力传输系统中，所述解调电路也可以具备：
脉冲产生电路，其按照由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的每个边沿，输出恒定的脉冲宽度的脉冲；
积分电路，其对从所述脉冲产生电路输出的所述脉冲进行积分；
2值化电路，其对所述积分电路的输出进行2值化后输出；以及
2值数据检测电路，其使所述2值化电路的输出与所述2值数据对应地变换为2值数据信号。
根据该构成，基于由时钟信号提取电路提取出的时钟信号，以简易的构成就能够适当地检测从初级侧传达来的2值数据信号的内容。
在所述电力传输系统中，所述解调电路也可以具备：
脉冲产生电路，其按照由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的每个边沿，输出恒定的脉冲宽度的脉冲；
积分电路，其对从所述脉冲产生电路输出的所述脉冲进行积分；
2值化电路，其对所述积分电路的输出进行2值化后输出；以及
2值数据检测电路，其根据所述2值化电路的输出对作为从初级侧线圈传输来的电力传输波而被传达的所述2值数据信号的内容进行检测。
所述电力传输系统中，所述送电装置也可以具备：2值数据信号输出电路，其输出规定了“0”或“1”的2值数据信号；调制电路，其根据从所述2值数据信号输出电路输出的所述2值数据信号，生成并输出作为所述第1频率或所述第2频率的交流电压的所述时钟信号；送电控制电路，其基于从所述时钟信号生成电路输出的所述时钟信号来生成驱动信号；以及送电部，其根据从所述送电控制电路输出的所述驱动信号来驱动所述初级侧线圈，以发送与所述驱动信号相应的交流电力，
所述调制电路也可以具备：电压生成电路，其根据从所述2值数据信号输出电路输出的所述2值数据信号是“0”或“1”来生成第1电压或第2电压；以及电压控制型振荡电路，其根据由所述电压生成电路生成的所述第1电压或所述第2电压来生成所述第1频率或所述第2频率的时钟信号。
根据该构成，可以适当地实现需要在送电侧与受电侧之间取得同步的送电装置侧的构成。
在参照附图的基础上，根据以下的优选实施方式的详细说明可以更清楚本发明的上述目的、其他目的、特征及优点。
发明效果
根据本发明，通过在送电侧与受电侧之间取得同步，从而可以提高受电侧的数据检测精度。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的电力传输系统的构成的框图。
图2是示出了图1的电力传输系统中的调制信号的波形例的图。
图3是表示图1的电力传输系统中的送电部的构成的电路图。
图4是表示图1的电力传输系统中的调制电路的构成的电路图。
图5是表示图4中示出的电压控制型振荡电路中的与输入电压相对应的调制信号的频率特性的曲线图。
图6是表示图1的电力传输系统中的受电电压检测电路的构成的电路图。
图7是用于对图1的电力传输系统中的受电电压检测电路的动作进行说明的波形图。
图8是表示本发明的图1的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的构成的框图。
图9是用于对图1的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的动作进行说明的波形图。
图10是用于对图1的电力传输系统中的送电侧的时钟信号的频率和受电侧的时钟信号的频率之间的关系进行说明的图。
图11是表示本发明的第2实施方式涉及的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的构成的框图。
图12是表示现有的受电装置的构成的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，以下在所有图中对相同或相应的要素赋予相同的参照符号，并省略其重复的说明。
(第1实施方式)
[电力传输系统的概要]
图1是表示本发明的实施方式涉及的电力传输系统的构成的框图。
图1所示的电力传输系统具备：包括初级侧线圈L1的送电装置110、和包括次级侧线圈L2的受电装置210，并通过使初级侧线圈L1与次级侧线圈L2电磁耦合来形成电力传输变压器，从而可以从送电装置110向受电装置210传输电力，进而可以向负载222供给电力。
送电装置110被安装在送电侧的装置。送电侧的装置例如为充电装置。受电装置210被安装在受电侧的电子设备。受电侧的电子设备例如是移动电话机、电动剃须刀(shaver)、电动牙刷(brush)、腕式计算机(wristcomputer)、便携式终端(handy terminal)、手表、无绳(cordless)电话机、便携式信息终端、电动车、或IC卡等。例如，在受电侧的电子设备为移动电话机的情况下，成为下述的利用形态。即，在需要进行电力传输的情况下，通过在充电装置的规定的平面上将移动电话机放置成与无接点的方式接近的状态，从而成为初级侧线圈L1的磁通量通过次级侧线圈L2的状态。另一方面，在不需要进行电力传输的情况下，通过以物理方式隔离充电装置与移动电话机，从而成为初级侧线圈L1的磁通量并未通过次级侧线圈L2的状态。
在图1所示的电力传输系统中，能够进行送电侧与受电侧之间的主机间通信。
从送电侧向受电侧的数据通信，是通过发送与作为数据信号的内容的数据对应地进行过频率调制(或频率调制与相位调制的组合)的电力传输波来实现的。另外，频率调制指的是数字调制的一种、即频率偏移调制(FSK；frequency shift keying)。频率偏移调制例如是按照在数据为“0”时使载波变化为低频率、在数据为“1”时使载波变化为高频率的方式对频率分配2值数据信号的内容、即2值数据的方式，相当于模拟中的频率调制。此外，调制一般而言指的是使数据叠加在载波上进行传达的调制方式，但以下用于为了传输数据而变换为最佳的电信号这样的广义含义。具体而言，送电部111例如在向受电装置210发送数据“1”的情况下生成作为频率为f1且n个周期的交流电压的调制信号MOD，在发送数据“0”的情况下生成作为频率为f2且n个周期的交流电压的调制信号MOD。这样，从送电侧向受电侧发送了包含数据在内的交流电力。结果，受电装置210所包括的受电控制装置214通过对该电力传输波的频率的变化进行检测并解调，从而可以对从送电侧发送来的数据“1”或数据“0”进行检测。
另一方面，从受电侧向送电侧的数据通信是通过负载调制来实现的。具体而言，受电侧的负载调制部212通过根据向送电侧发送的数据的内容使受电侧的负载发生变化，从而使在初级侧线圈L1被感应出的电压(电力传输波)的波形发生变化。例如在向送电侧发送数据“1”的情况下使受电侧为高负载状态，在发送数据“0”的情况下使受电侧为低负载状态。由此，送电侧的解调电路118通过基于根据受电侧的负载调制而在初级侧线圈L1被感应出的电压对受电侧的负载状态的变化进行检测并解调，从而可以对从受电侧发送来的数据“1”或数据“0”进行检测。
[电力传输系统的送电侧的整体构成]
以下，对图1示出的电力传输系统的送电侧的构成进行说明。
送电装置(也称作初级模块)110具有：送电控制装置112、送电部111、和初级侧线圈L1。送电控制装置112是进行送电装置110的各种控制的装置，可以通过集成电路装置、微型计算机及其程序等来实现。送电控制装置112具有：2值数据信号输出电路115、调制电路114、送电侧控制电路113、和解调电路118。
2值数据信号输出电路115将从送电装置110向受电装置210传达的数据设为“0”或“1”的数字数据DATA之后输出。例如，在作为向受电装置210传达的信息而需要8比特的数据的情况下，按照“00101000”的方式输出8比特的数字数据DATA。
调制电路114按照构成从2值数据信号输出电路115输出的数字数据DATA的各比特来进行频率调制，输出具有2种频率f0或f1的调制信号MOD。在本实施方式中，设为频率f0＝120kHz、频率f1＝130kHz，调制电路114在构成数字数据DATA的各比特之中的成为调制对象的1比特为“0”的情况下输出频率f0的调制信号MOD，而在为“1”的情况下输出频率f1的调制信号MOD。图2是示出了图1的电力传输系统中的调制信号的波形例的图。
由于频率f0及频率f1被用作送电控制装置112内部的时钟信号，因而送电控制装置112内部的处理是基于频率f0及频率f1这2种频率频率来进行的。这样，由于频率f0及频率f1被用作送电装置110的时钟信号，因而送电装置110中不需要用于生成时钟信号的振荡电路。
送电侧控制电路113进行：将从调制电路114输入的频率f0及频率f1的调制信号MOD变换为用于驱动送电部111的驱动信号DRV0、DRV1之后输出的处理；通过与初级侧线圈L1的一端连接的解调电路118对来自受电装置210的负载调制信号进行解调之后的数据的检测处理；以及用于设定2值数据信号输出电路115所输出的数字数据DATA的各比特的逻辑值(“0”、“1”)的处理。在此，送电侧控制电路113在从调制电路114输入了频率f0的调制信号MOD时，送电侧控制电路113的时钟信号的频率变为f0，在从调制电路114输入了频率f1的调制信号MOD时，送电侧控制电路113的时钟信号的频率变为f1。
送电部111构成为基于从送电侧控制电路113输出的驱动信号DRV0、DRV1来驱动初级侧线圈L1的驱动器电路。图3是表示送电部111的构成的电路图。图3是表示图1的电力传输系统中的送电部的构成的电路图。如图3所示，送电部111可以通过包括驱动初级侧线圈L1的一端的送电驱动器111a和驱动初级侧线圈L1的另一端的送电驱动器111b来实现。送电部111所包括的送电驱动器111a、111b各自例如通过由功率MOS晶体管构成的逆变器电路来实现。
初级侧线圈(也称作送电侧线圈)L1与次级侧线圈(也称作受电侧线圈)L2电磁耦合，从而形成电力传输用变压器。
解调电路118基于受电侧的负载调制来检测在初级侧线圈L1被感应出的电压波形的变化，由此检测受电侧的负载状态(负载变动、负载的高低)。例如，若作为受电侧的负载状态而负载电流发生了变化，则在初级侧线圈L1被感应出的电压波形会发生变化。解调电路118对该波形的变化进行检测(解调)，并将该检测结果向送电侧控制电路113输出。由此，送电侧控制电路113基于解调电路118的检测结果来检测受电侧的负载状态，并且可以检测从受电侧传达来的数据。
[调制电路的构成]
图4是表示图1的电力传输系统中的调制电路的构成的电路图。图4所示的调制电路114具备电压生成电路310和电压控制型振荡电路312。
电压生成电路310生成并输出与从2值数据信号输出电路115输出的数字数据DATA相应的电压控制型振荡电路312的输入电压VI。电压生成电路310由反相器(inverter)300、Nch的MOS晶体管301、电阻R2、R3、R4构成。根据被反相器300逻辑反转后的数字数据DATA来导通或截止MOS晶体管301。
电压控制型振荡电路312根据从电压生成电路310输出的电压控制型振荡电路312的输入电压VI来输出频率f0或f1的调制信号MOD。图5是表示与图4示出的电压控制型振荡电路312的输入电压VI相对应的输出频率f(VIN)特性的曲线图，尤其是在输入电压为VINB时输出频率f0，而在输入电压为VINA时输出频率f1。
只要按照在从2值数据信号输出电路115输出的数字数据DATA为“1”的情况下电压控制型振荡电路312的输入电压VI变为VINA、且在数字数据DATA为“0”的情况下电压控制型振荡电路312的输入电压VI变为VINB的方式，设定电压生成电路310的电阻R2、R3、R4的电阻比即可。其中，电阻R2、R3、R4的具体的电阻比的设定如下。
在DATA＝“1”时，MOS晶体管301截止，电压控制型振荡电路312的输入电压VI(＝VINA)用下式来表示。
VINA＝VDD/(1+(R3/R4))…(1)
在DATA＝“0”时，MOS晶体管301导通，如果忽略MOS晶体管301的导通电阻值，则电压控制型振荡电路312的输入电压VI(＝VINB)用下式来表示。
VINB＝VDD/(1+(R3·((1/R2)+(1/R4)))…(2)
以上，根据式(1)及式(2)，电阻R2、R3、R4的电阻比用式(3)来表示。
R2∶R3∶R4＝(1-(VINA/VDD))·(VINB/(VINA-VINB))∶((VDD/VINA)-1)∶1…(3)
另外，电压生成电路310的电路构成不限于上述构成，可以考虑各种各样的电路构成，所以不仅限定于上述内容。
[电力传输系统的受电侧的整体构成]
以下，对图1示出的电力传输系统的受电侧的构成进行说明。
受电装置(也称作次级模块)210具有：次级侧线圈L2、整流电路211、负载调制部212、供电控制部213、和受电控制装置214。
整流电路211是由4个二极管D1～D4和电容器C1构成的二极管电桥(diode bridge)型全波整流电路，将在次级侧线圈L2被感应出的交流电压变换为直流电压VIN。
负载调制部212基于受电侧控制电路218的H/L控制信号来进行负载调制处理。具体而言，在从受电侧向送电侧发送数据的情况下，通过根据该数据使负载调制部212的负载发生变化，从而使受电侧的负载发生变化，使初级侧线圈L1的感应电压的波形发生变化。换言之，负载调制部212通过根据所发送的数据使受电侧的负载发生变化，从而对初级侧线圈L1的感应电压进行振幅调制。
供电控制部213基于整流电路211的直流电压VIN，进行将向负载222的电力供给设为导通或截止的控制。具体而言，供电控制部213根据在整流电路211中已变换为直流的电压，控制向负载222供给的电力。
受电控制装置214具有：受电电压检测电路215、时钟信号提取电路216、解调电路217、和受电侧控制电路218。
受电电压检测电路215对从整流电路211输出的直流电压VIN和规定的阈值电压VREF进行比较，在直流电压VIN比阈值电压VREF高的情况下，判定为受电装置210从送电装置110接受电力。如此，受电电压检测电路215检测出受电装置210处于受电状态。
时钟信号提取电路216利用次级侧线圈L2来接受基于从初级侧线圈L1传输来的调制信号MOD的交流电力(电力传输波)，由此基于在次级侧线圈L2的一端被感应出的感应电压DETIN的电位变化，提取被使用于受电装置210的内部动作中的受电侧时钟信号CLK1。因此，受电装置210内部的受电侧时钟信号CLK1的频率与送电侧的调制信号MOD同样地成为频率f0或频率f1。由此，在受电装置210中，不需要用于生成受电侧的动作时钟信号的振荡电路，并且在调制信号MOD的频率为f0的情况下，送电装置110的时钟信号的频率和受电装置210的时钟信号的频率均变为f0。在调制信号MOD的频率为f1的情况下，送电装置110的时钟信号的频率和受电装置210的时钟信号的频率均变为f1。
解调电路217在由时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1的频率为f0的情况下，作为解调数据DOUT对“0”进行解调，而在受电侧时钟信号CLK1的频率为f1的情况下，作为解调数据DOUT对“1”进行解调。
受电侧控制电路218是进行受电装置210的各种控制的装置，能够通过集成电路装置(IC)或根据程序而动作的微型计算机(microcomputer)等来实现。受电控制装置50基于从解调电路217输出的解调数据DOUT、和由时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1，对负载调制部212、供电控制部213进行控制。具体而言，进行设置检测、频率检测、负载调制、或者充满电检测等所需的各种次序控制或检测处理。
[受电电压检测电路的构成和动作]
图6是表示图1的电力传输系统中的受电电压检测电路的构成的电路图。图6所示的受电电压检测电路215具有：由电阻R1与电阻R2构成的电阻分压器、基准电压生成部215a以及差动放大器215b。向差动放大器215b的正相输入端子施加根据电阻R1与电阻R2的分压比而将直流电压VIN分压之后的电压(＝VIN·R2/(R1+R2))，向差动放大器215b的反相输入端子施加由基准电压生成部215a生成的基准电压VREF。差动放大器215b在电阻分压器的分压电压高于基准电压VREF的情况下，从其输出端子输出“High(高电平)”的检测信号VINDET。
图7是用于对图1的电力传输系统中的受电电压检测电路的动作进行说明的波形图。图7所示的波形表示基于频率f0的调制信号MOD自时刻T0起从初级侧线圈L1开始连续送电时的波形。如该图所示的波形，次级侧线圈L2的一端的感应电压DETIN的频率和从初级侧线圈L1传输的调制信号MOD的频率f0相同。作为例子，在按照直流电压VIN为4V时切换VINDET的方式设定了基准电压VREF(215a)的情况下，从整流电路211输出的直流电压VIN从时刻T0起开始上升，在时刻T1达到了作为基准电压VREF而被设定的4V之后，稳定在恒定的电压。另外，在直流电压VIN达到了4V时，检测信号VINDET从Low(低电平)切换为High(高电平)，并且由时钟信号提取电路216提取出频率f0的受电侧时钟信号CLK1。
[时钟信号提取电路及解调电路的构成与动作]
图8是表示本发明的图1的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的构成的框图。
时钟信号提取电路216具有对次级侧线圈L2的一端的感应电压DETIN施加上限与下限的限制(limit)的限幅电路216a，通过该限幅电路216a来提取使用于受电装置210内部的受电侧时钟信号CLK1。
脉冲计数检波电路217e利用由脉冲产生电路217a与低通滤波器217b构成的脉冲计数检波电路217e，将从时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1变换为电压。脉冲产生电路217a被输入从时钟信号提取电路216输出的受电侧时钟信号CLK1，按照受电侧时钟信号CLK1的每个边沿定时，输出即便通过单稳态多谐振荡器电路等使受电侧时钟信号CLK1的频率发生变化而脉冲宽度也会恒定的脉冲。低通滤波器217b对从脉冲产生电路217a输出的脉冲进行积分之后变换为直流电压。因此，若所提取出的受电侧时钟信号CLK1的频率发生变化，则脉冲计数检波电路217e的输出电压也会发生变化。若将频率f0＝120kHz时的脉冲计数检波电路217e的输出电压表示为VP0、将频率f1＝130kHz时的脉冲计数检波电路217e的输出电压表示为VP1，则存在“VP0＜VP1”的关系。
2值化电路217c输出矩形波，该矩形波在从脉冲计数检波电路217e输出的电压为输出电压VP0的情况下为Low的电压、而在为输出电压VP1的情况下为High的电压。
2值数据检测电路217d在2值化电路217c的High期间为从时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1的n个周期的情况下，在该n的值为检测计数值m(m为n以下的整数)以上时将解调数据DOUT检测为“1”。例如若设为m＝50，则如果n为50以上就检测为“High”。关于“Low”的检测也是同样的。
图9是用于对图1的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的动作进行说明的波形图。如图9所示，表示2值数据的频率f0、f1的感应电压DETIN被输入到时钟信号提取电路216。在时钟信号提取电路216中，由限幅电路216a从感应电压DETIN变换为受电侧时钟信号CLK1。另外，受电侧时钟信号CLK1被用作受电侧控制电路218的动作时钟信号等受电侧的时钟信号。脉冲产生电路217a与由时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1的边沿定时相符合地产生脉冲。在低通滤波器217b中，对脉冲进行积分，频率f0的部分作为输出电压VP0而被输出，频率f1的部分作为输出电压VP1而被输出。在2值化电路217c中，低通滤波器217b的二个输出被变换为由High或Low的电压构成的矩形波，以便使他们的大小关系明确。在2值数据检测电路217d中，基于从2值化电路217c输出的矩形波的大小对调制时的数字数据DATA进行解调。
图10是用于对图1的电力传输系统中的送电侧的时钟信号的频率和受电侧的时钟信号的频率之间的关系进行说明的图。如该图所示，在从送电侧的调制电路114输出的调制信号MOD的频率为f0的情况下，送电侧的时钟信号的频率变为f0，并且由受电侧的时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1的频率也变为f0。此外，在从送电侧的调制电路114输出的调制信号MOD的频率为f1的情况下，同样地送电侧的时钟信号的频率变为f1，并且由受电侧的时钟信号提取电路216提取出的受电侧时钟信号CLK1的频率也变为f1。
(第2实施方式)
以下，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，与图1所示的电力传输系统的构成相同。与第1实施方式的不同之处在于解调电路217的构成。图11是表示本发明的第2实施方式涉及的电力传输系统中的时钟信号提取电路及解调电路的构成的框图。与图8所示的解调电路217的不同点在于：受电侧控制电路218所使用的时钟信号并不是时钟信号提取电路216的输出(受电侧时钟信号CLK1)，而是脉冲产生电路217a的输出(时钟信号CLK2)。
根据上述说明，对于本领域的普通技术人员而言，本发明的更多改良或其他实施方式都是清楚的。因此，上述说明应该解释为仅仅是例示而已，是以向本领域的普通技术人员给出执行本发明的最佳方式的目的而被提供的。在不脱离本发明精神的范围内，实质上是可以对其构造及/或功能的细节进行变更的。
工业可用性
本发明的受电装置及电力传输系统，作为在受电侧对从送电侧传达来的数据进行检测之际要求高精度的受电装置及电力传输系统是有用的。
符号说明
L1...初级侧线圈
L2...次级侧线圈
110...送电装置
111...送电部
111a...送电驱动器
111b...送电驱动器
112...送电控制装置
113...送电侧控制电路
114...调制电路
115...2值数据信号输出电路
118...解调电路
210...受电装置
211...整流电路
212...负载调制部
213...供电控制部
214...受电控制装置
215...受电电压检测电路
215a...基准电压生成部
215b...差动放大器
216...时钟信号提取电路
216a...限幅电路
217...解调电路
217a...脉冲产生电路
217b...低通滤波器
217c...2值化电路
217d...2值数据检测电路
217e...脉冲计数检波电路
218...受电侧控制电路
222...负载
300...反相器
301...MOS晶体管
310...电压生成电路
312...电压控制型振荡电路
Claims (10)
1.一种受电装置，是电力传输系统中的受电装置，该电力传输系统具有：送电装置，其包括初级侧线圈，并驱动该初级侧线圈来发送与根据2值数据信号而进行过频率调制的时钟信号相对应的交流电力；以及所述受电装置，其包括次级侧线圈，并且该电力传输系统通过使该初级侧线圈与该次级侧线圈电磁耦合，从而该受电装置利用该次级侧线圈来接受从该送电装置发送来的交流电力，其中，
所述受电装置具备：
时钟信号提取电路，其在接受所述交流电力之际，从在所述次级侧线圈的一端被感应的感应电压中提取所述时钟信号；以及
解调电路，其与由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号同步地产生脉冲，并对该脉冲进行处理，从而对所述2值数据信号进行解调。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其中，
所述解调电路具备：
脉冲产生电路，其按照由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的每个边沿，输出恒定的脉冲宽度的脉冲；
积分电路，其对从所述脉冲产生电路输出的所述脉冲进行积分；
2值化电路，其对所述积分电路的输出进行2值化后输出；以及
2值数据检测电路，其使所述2值化电路的输出与所述2值数据对应地变换为2值数据信号。
3.根据权利要求1所述的受电装置，其中，
在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的频率为第1频率的情况下，所述受电装置的时钟频率为由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的所述第1频率，
在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的频率为第2频率的情况下，所述受电装置的时钟频率为由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的所述第2频率。
4.根据权利要求3所述的受电装置，其中，
在所述送电装置中所述被调制过的时钟信号的所述第1频率及所述第2频率是所述送电装置的送电侧时钟信号的频率。
5.根据权利要求1所述的受电装置，其中，
所述时钟信号提取电路是被输入所述感应电压且对所述感应电压的上限及下限进行限制之后输出的限幅电路。
6.根据权利要求2所述的受电装置，其中，
在对所述时钟信号进行调制的所述2值数据信号规定“1”的情况下，在所述次级侧线圈被感应出所述第1频率的n个周期的交流电压，在对所述时钟信号进行调制的所述2值数据信号规定“0”的情况下，在所述次级侧线圈被感应出所述第2频率的所述n个周期的交流电压，其中n为2以上的整数，
所述积分电路输出与所述第1频率对应的第1电压或与所述第2频率对应的第2电压，
所述2值数据检测电路基于利用由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号对所述第1电压的出现期间或所述第2电压的出现期间进行了计数的结果，检测从所述2值数据检测电路输出的所述第1电压及所述第2电压是“0”及“1”中的哪一个。
7.根据权利要求6所述的受电装置，其中，
所述2值数据检测电路在利用由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号对所述第1电压的出现期间或所述第2电压的出现期间进行了计数时的计数值超过m之时，检测从所述2值数据检测电路输出的所述第1电压及所述第2电压是“0”或“1”中的哪一个，其中m为n以下且2以上的整数。
8.一种电力传输系统，具有：送电装置，其包括初级侧线圈，并驱动该初级侧线圈来发送与根据2值数据信号而进行过频率调制的时钟信号相对应的交流电力；以及受电装置，其包括次级侧线圈，并且该电力传输系统通过使该初级侧线圈与该次级侧线圈电磁耦合，从而该受电装置利用该次级侧线圈来接受从该送电装置发送来的交流电力，其中，
所述受电装置具备：
时钟信号提取电路，其在接受所述交流电力之际，从在所述次级侧线圈的一端被感应的感应电压中提取所述时钟信号；以及
解调电路，其与由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号同步地产生脉冲，并对该脉冲进行处理，从而对所述2值数据信号进行解调。
9.根据权利要求8所述的电力传输系统，其中，
所述解调电路具备：
脉冲产生电路，其按照由所述时钟信号提取电路提取出的所述时钟信号的每个边沿，输出恒定的脉冲宽度的脉冲；
积分电路，其对从所述脉冲产生电路输出的所述脉冲进行积分；
2值化电路，其对所述积分电路的输出进行2值化后输出；以及
2值数据检测电路，其使所述2值化电路的输出与所述2值数据对应地变换为2值数据信号。
10.根据权利要求8所述的电力传输系统，其中，
所述送电装置具备：
2值数据信号输出电路，其输出规定了“0”或“1”的2值数据信号；
调制电路，其根据从所述2值数据信号输出电路输出的所述2值数据信号，生成并输出作为所述第1频率或所述第2频率的交流电压的所述时钟信号；
送电控制电路，其基于从所述时钟信号生成电路输出的所述时钟信号来生成驱动信号；以及
送电部，其根据从所述送电控制电路输出的所述驱动信号来驱动所述初级侧线圈，以发送与所述驱动信号相应的交流电力，
所述调制电路具备：
电压生成电路，其根据从所述2值数据信号输出电路输出的所述2值数据信号是“0”或“1”来生成第1电压或第2电压；以及
电压控制型振荡电路，其根据由所述电压生成电路生成的所述第1电压或所述第2电压来生成所述第1频率或所述第2频率的时钟信号。
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