JP2004064114A - Power / signal transmission system - Google Patents

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JP2004064114A
JP2004064114A JP2002215450A JP2002215450A JP2004064114A JP 2004064114 A JP2004064114 A JP 2004064114A JP 2002215450 A JP2002215450 A JP 2002215450A JP 2002215450 A JP2002215450 A JP 2002215450A JP 2004064114 A JP2004064114 A JP 2004064114A
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Hiromitsu Inoue
井上　洋光
Takeshi Harada
原田　武史
Junya Tanigawa
谷川　純也
Takahiro Shoda
荘田　隆博
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Yazaki Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power / signal transmission system not susceptible to the effect of noise and capable of performing stable feedback control. <P>SOLUTION: The power / signal transmission system includes: switching power supplies 101 to 105, 111 wherein a first unit transmits power to a second unit via an output transformer 103 whose primary winding is placed at the first unit and whose secondary winding is placed at the second unit; an optical communication circuit 108 including first and second light emitting sections 108f, 108i placed at the second unit and a first light receiving section 108c placed a the first unit; and a communication apparatus for transmitting a communication pulse signal via the first light emitting section 108f and the first light receiving section 108c of the optical communication circuit 108, and the communication apparatus is configured to transmit a feedback signal for the stabilization of an output voltage at the secondary side to the primary side via the second light emitting section 108i and the first light receiving section 108c. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力・信号伝送装置に関し、特に２つのユニット間で非接触の形態で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力伝送装置として、たとえば特開平１１−３４１７１１号に開示されているものがある。
【０００３】
図１４は、上述の従来の電力伝送装置の構成例を示すブロック図である。図１４において、出力トランス４の２次巻線４ｂ側に接続した信号伝送用負荷回路２１に自己の電流に負荷電流に対応するパルス状の負荷信号電流を重畳させ、出力トランス４の１次側に電磁誘導結合により、負荷信号電流を伝達し、１次巻線４ａ、ダイオード９、抵抗７に負荷信号電流を流して電流検出回路１０で検出し、その検出値に応じて発振周波数可変回路１１に対して発振回路１２の発振周波数を可変させ、ＭＯＳトランジスタ６のスイッチング周期を変え、１次側の直流電圧のチョッピング周期を変えることにより、無負荷、軽負荷時には小電力、２次側からの負荷信号電流検出時には大電力を２次側に供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の電力伝送装置では、電磁誘導結合によって重畳させるパルス状の負荷信号電流すなわちフィードバック信号電流が、出力トランス４を介して１次側に伝達されるため、ノイズの影響を受けたり、その他のノイズ源になったりして、安定した出力電圧を２次側に供給できないという問題がある。
【０００５】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、ノイズの影響を受けにくく、安定したフィードバック制御を行うことができる電力・信号伝送装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、１次巻線が上記第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が上記第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、該出力トランスを介して上記第１のユニット側から上記第２のユニット側へ上記電力の伝送を行うスイッチング電源装置と、上記第２のユニット側に配置された第１および第２の発光部と上記第１のユニット側に配置され上記第１および第２の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して上記信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、上記通信装置は、上記スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号を、上記光通信回路の上記第２の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されていることを特徴とする電力・信号伝送装置に存する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、１次巻線が第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、出力トランスを介して第１のユニット側から第２のユニット側へ電力の伝送を行うスイッチング電源装置と、第２のユニット側に配置された第１および第２の発光部と第１のユニット側に配置され第１および第２の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、光通信回路の第１の発光部および第１の受光部を介して信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、通信装置は、スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号を、光通信回路の第２の発光部および第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されているので、出力トランスによる電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているため、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、簡単でコスト削減も期待できる。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、前記通信装置は、前記第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、前記第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、上記第１の通信制御回路と上記第２の通信制御回路は、前記光通信回路を介して、前記信号としての通信パルス信号と、前記フィードバック信号との伝送を行うことを特徴とする請求項１記載の電力・信号伝送装置に存する。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、通信装置は、第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、第１の通信制御回路と第２の通信制御回路は、光通信回路を介して、信号としての通信パルス信号と、フィードバック信号との伝送を行うので、通信パルス信号とフィードバック信号は電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した動作が可能となる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記スイッチング電源装置は、前記第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含み、前記通信装置は、上記出力電圧監視回路の出力電圧を前記フィードバック信号として上記光通信回路の上記第２の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、スイッチング電源装置は、第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含み、通信装置は、出力電圧監視回路の出力電圧をフィードバック信号として光通信回路の第２の発光部および第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されているので、出力電圧監視回路の出力電圧をフィードバック信号として光信号で伝送することにより、電磁ノイズの発生を抑えて、第２のユニット側から第１のユニット側へ安定して伝送することができ、安定した動作が可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記通信装置は、上記出力電圧監視回路の出力電圧が前記フィードバック信号として供給され、該出力電圧の変化に応じて前記第２の発光部の発光強度を可変する発光制御回路をさらに含み、前記通信装置は、前記第１の受光部の受光出力が供給され、上記受光出力から前記通信パルス信号と前記フィードバック信号を分離する信号分離回路をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、通信装置は、出力電圧監視回路の出力電圧がフィードバック信号として供給され、出力電圧の変化に応じて第２の発光部の発光強度を可変する発光制御回路をさらに含み、通信装置は、第１の受光部の受光出力が供給され、受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を分離する信号分離回路をさらに含むので、１個の受光部を利用して通信パルス信号とフィードバック信号を第２のユニット側から第１のユニット側へ伝送して分離することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と前記第２の発光部の間に接続され、上記第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタとを含み、前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続された第１のコンデンサと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続されたダイオードと、該ダイオードと前記スイッチング電源装置の１次側の接続点と接地間に接続された第２のコンデンサとを含むことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、発光制御回路は、出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と第２の発光部の間に接続され、第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタとを含み、信号分離回路は、第１の受光部と第１の通信制御回路間に接続された第１のコンデンサと、第１の受光部とスイッチング電源装置の１次側間に接続されたダイオードと、ダイオードとスイッチング電源装置の１次側の接続点と接地間に接続された第２のコンデンサとを含むので、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と前記第２の発光部の間に接続され、上記第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタと、発振回路と、上記第１のトランジスタと前記第２の発光部の間に接続され、上記発振回路の出力が供給される第２のトランジスタとを含み、前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続され、前記通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続され、前記フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含むことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、発光制御回路は、出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と第２の発光部の間に接続され、第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタと、発振回路と、第１のトランジスタと第２の発光部の間に接続され、発振回路の出力が供給される第２のトランジスタとを含み、信号分離回路は、第１の受光部と第１の通信制御回路間に接続され、通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、第１の受光部とスイッチング電源装置の１次側間に接続され、フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含むので、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の発明は、前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給され、該出力電圧の変化に応じて周波数が変化する発振出力信号を出力する発振周波数制御回路と、直流電源と前記第１の受光部間に接続され、該発振周波数制御回路の発振出力信号が供給される第３のトランジスタと、第２のオペアンプと、上記第３のトランジスタと前記第１の受光部間に接続され、上記第２のオペアンプの出力が供給される第４のトランジスタとを含み、前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続され、前記通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続され、前記フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含むことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、発光制御回路は、出力電圧監視回路の出力電圧が供給され、出力電圧の変化に応じて周波数が変化する発振出力信号を出力する発振周波数制御回路と、直流電源と第１の受光部間に接続され、発振周波数制御回路の発振出力信号が供給される第３のトランジスタと、第２のオペアンプと、第３のトランジスタと第１の受光部間に接続され、第２のオペアンプの出力が供給される第４のトランジスタとを含み、信号分離回路は、第１の受光部と第１の通信制御回路間に接続され、通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、第１の受光部とスイッチング電源装置の１次側間に接続され、フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含むので、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載の発明は、前記第１のユニットは車両の車体であり、前記第２のユニットはステアリングであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、第１のユニットは車両の車体であり、第２のユニットはステアリングであるので、車両の車体とステアリング間の電力・信号の伝送を非接触で行うことができる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた請求項９記載の発明は、前記出力トランスは、前記車体側に配置される固定部側部材と、前記ステアリング側に配置され、上記固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、前記１次巻線が上記固定部側部材に設けられかつ前記２次巻線が上記回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、前記導光体は、前記固定部側部材に設けられた第１の導光路と、前記回転部側部材に設けられ、上記第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、前記光通信回路の前記第１および第２の発光部と前記第１の受光部は、上記第１および第２の導光路を介して光通信することを特徴とする請求項８記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００２３】
請求項９記載の発明によれば、出力トランスは、車体側に配置される固定部側部材と、ステアリング側に配置され、固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、１次巻線が固定部側部材に設けられかつ２次巻線が回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、導光体は、固定部側部材に設けられた第１の導光路と、回転部側部材に設けられ、第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、光通信回路の第１および第２の発光部と第１の受光部は、第１および第２の導光路を介して光通信するので、１つの出力トランスで、電磁誘導による電力伝送と光通信による信号伝送が可能となる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた請求項１０記載の発明は、第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、１次巻線が上記第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が上記第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、該出力トランスを介して上記第１のユニット側から上記第２のユニット側へ上記電力の伝送を行うスイッチング電源装置であって、上記第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含むスイッチング電源装置と、上記第２のユニット側に配置された第１の発光部と上記第１のユニット側に配置され上記第１の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して上記信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、上記通信装置は、上記スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号として上記出力電圧監視回路の出力電圧を上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されていることを特徴とする電力・信号伝送装置に存する。
【００２５】
請求項１０記載の発明によれば、第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、１次巻線が第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、出力トランスを介して第１のユニット側から第２のユニット側へ電力の伝送を行うスイッチング電源装置であって、第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含むスイッチング電源装置と、第２のユニット側に配置された第１の発光部と第１のユニット側に配置され第１の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、光通信回路の第１の発光部および第１の受光部を介して信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、通信装置は、スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号として出力電圧監視回路の出力電圧を光通信回路の第１の発光部および第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されているので、出力トランスによる電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているため、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の発光部および受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、新たに発光素子や受光素子を増やすことなく、簡単にフィードバック信号を給電回路側に送信することができ、コスト削減も期待できる。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた請求項１１記載の発明は、前記通信装置は、前記第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、前記第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、上記第１の通信制御回路と上記第２の通信制御回路は、前記光通信回路を介して、前記信号としての通信パルス信号と、前記フィードバック信号の伝送を行うことを特徴とする請求項１０記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００２７】
請求項１１記載の発明によれば、通信装置は、第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、第１の通信制御回路と上記第２の通信制御回路は、光通信回路を介して、信号としての通信パルス信号と、フィードバック信号との伝送を行うので、通信パルス信号とフィードバック信号は電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した動作が可能となる。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた請求項１２記載の発明は、前記第２の通信制御回路は、通信パルス信号を出力する通信パルス制御部を含み、前記通信装置は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給されるオペアンプ、直流電源と前記第１の受光部間に接続され、上記オペアンプの出力が供給される第１のトランジスタ、および上記直流電源と前記第１のトランジスタ間に接続され、上記通信パルス制御部からの上記通信パルス信号で制御される第５のトランジスタを含み、前記第１の発光部の発光強度を可変する発光制御回路と、前記第１の受光部の出力を増幅する増幅回路、該増幅回路と前記第１の通信制御回路間に接続され、該増幅回路の出力を所定の基準レベルと比較し、前記第１の受光部の出力中に含まれる前記通信パルス信号を分離する比較回路、該増幅回路の出力が供給されるマルチバイブレータ、該増幅回路の出力が供給され、該マルチバイブレータの出力で制御されるアナログスイッチ、および該アナログスイッチの出力が供給され、該マルチバイブレータの出力のタイミングでサンプリングしホールドして、前記第１の受光部の出力中に含まれる前記フィードバック信号を分離して前記スイッチング電源装置の１次側に伝送するサンプリングホールド回路を含む信号分離回路とをさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００２９】
請求項１２記載の発明によれば、第２の通信制御回路は、通信パルス信号を出力する通信パルス制御部を含み、通信装置は、出力電圧監視回路の出力電圧が供給されるオペアンプ、直流電源と第１の受光部間に接続され、オペアンプの出力が供給される第１のトランジスタ、および直流電源と第１のトランジスタ間に接続され、通信パルス制御部からの通信パルス信号で制御される第５のトランジスタを含み、第１の発光部の発光強度を可変する発光制御回路と、第１の受光部の出力を増幅する増幅回路、増幅回路と第１の通信制御回路間に接続され、増幅回路の出力を所定の基準レベルと比較し、第１の受光部の出力中に含まれる通信パルス信号を分離する比較回路、増幅回路の出力が供給されるマルチバイブレータ、増幅回路の出力が供給され、マルチバイブレータの出力で制御されるアナログスイッチ、およびアナログスイッチの出力が供給され、マルチバイブレータの出力のタイミングでサンプリングしホールドして、第１の受光部の出力中に含まれるフィードバック信号を分離してスイッチング電源装置の１次側に伝送するサンプリングホールド回路を含む信号分離回路とをさらに含むので、発光制御回路により、第１の発光部の発光強度を通信パルス信号とフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた請求項１３記載の発明は、前記第１のユニットは車両の車体であり、前記第２のユニットはステアリングであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００３１】
請求項１３記載の発明によれば、第１のユニットは車両の車体であり、第２のユニットはステアリングであるので、車両の車体とステアリング間の電力・信号の伝送を非接触で行うことができる。
【００３２】
上記課題を解決するためになされた請求項１４記載の発明は、前記出力トランスは、前記車体側に配置される固定部側部材と、前記ステアリング側に配置され、上記固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、前記１次巻線が上記固定部側部材に設けられかつ前記２次巻線が上記回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、前記導光体は、前記固定部側部材に設けられた第１の導光路と、前記回転部側部材に設けられ、上記第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、前記光通信回路の前記第１の発光部および前記第１の受光部は、上記第１および第２の導光路を介して光通信することを特徴とする請求項１３記載の電力・信号伝送装置に存する。
【００３３】
請求項１４記載の発明によれば、出力トランスは、車体側に配置される固定部側部材と、ステアリング側に配置され、固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、１次巻線が固定部側部材に設けられかつ２次巻線が回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、導光体は、固定部側部材に設けられた第１の導光路と、回転部側部材に設けられ、第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、光通信回路の第１の発光部および第１の受光部は、第１および第２の導光路を介して光通信するので、１つの出力トランスで、電磁誘導による電力伝送と光通信による信号伝送が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による電力・信号伝送装置の第１の実施形態を示すブロック図である。なお、ここでは、電力・信号伝送装置が、車両に搭載され、第１のユニットとしての車両の車体（ボディ）と第２のユニットとしてのステアリングとの間で、非接触で電力および信号を伝送するために適用されている場合について説明する。
【００３５】
図１において、電力・信号伝送装置は、第１のユニット側に設けられた、直流電源１０１、給電回路１０２、第１の通信制御回路１０９、パルス幅変調回路１１１、スイッチ回路１１３、信号分離回路１１６および制御装置１１８と、第２のユニット側に設けられた、受電回路１０４、出力電圧監視回路１０５、第２の通信制御回路１０７、負荷１１２、インジケータ１１４、発光制御回路１１５およびスイッチ回路１１７との間で、出力トランス１０３および光通信回路１０８を介して非接触の形態で電力および信号を伝送するように構成される。
【００３６】
ここで、第１のユニット側に設けられた、直流電源１０１、給電回路１０２、第１の通信制御回路１０９、パルス幅変調回路１１１および信号分離回路１１６と、第２のユニット側に設けられた、受電回路１０４、出力電圧監視回路１０５、発光制御回路１１５および通信制御回路１０７と、出力トランス１０３と、光通信回路１０８とにより、スイッチング電源装置が構成されている。
【００３７】
また、第１のユニット側に設けられた、通信制御回路１０９、スイッチ回路１１３および制御装置１１８と、第２のユニット側に設けられた、通信制御回路１０７、インジケータ１１４およびスイッチ回路１１７と、光通信回路１０８とにより、通信装置が構成されている。
【００３８】
直流電源１０１は、たとえば車両に搭載されているバッテリである。給電回路１０２は、出力トランス１０３の１次巻線に接続されたＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子（図示しない）を含み、このスイッチング素子をパルス幅変調回路１１１からのパルスでスイッチングし、出力トランス１０３の１次巻線と２次巻線の電磁誘導結合で第２のユニット側の受電回路１０４へ交流電力を伝送する。
【００３９】
出力トランス１０３は、たとえば、１次巻線が車体（ボディ）側のコラムに配置され、２次巻線がステアリング側に配置され、両巻線が相対回転可能になるように構成された回転型トランスであり、その詳細な構造は後述する。
【００４０】
受電回路１０４は、給電回路１０２から出力トランス１０３を介して非接触の形態で伝送された交流電力を整流手段（図示しない）で直流電力に変換して、負荷１１２や通信制御回路１０７へ直流電源として供給する。
【００４１】
図２から図５は、出力トランス１０３の構造例を説明する図である。出力トランス１０３は、回転部側部材Ｐ１と、固定部側部材Ｐ２と、これらの部材間に配置された導光体Ｐ３とから構成されている。
【００４２】
図２は、出力トランス１０３がステアリングと車体（ボディ）側のコラムとの連結部分に搭載される様子を示す図であり、同図に示すように、ステアリングとコラムを連結する際に、回転部側部材Ｐ１と固定部側部材Ｐ２が対向して連結、配置されるようになっている。
【００４３】
図３は、出力トランス１０３の断面図であり、回転部側部材Ｐ１と固定部側部材Ｐ２の連結部分の詳細を示す。回転部側部材Ｐ１と固定部側部材Ｐ２には、それぞれ、導光体Ｐ３の一部をなす第１の導光路Ｐ３ａおよび第２の導光路Ｐ３ｂが、互いに向き合って配置されている。また、コラム側からステアリング側へ非接触で電磁誘導により電力を供給するために、固定部側部材Ｐ２には、１次巻線１０３ａが設けられ、回転部側部材Ｐ１には、２次巻線１０３ｂが設けられている。
【００４４】
図４は、導光体Ｐ３の詳細な構成を示す斜視図である。導光体Ｐ３は、回転部側部材Ｐ１に取り付けられる第１の導光路Ｐ３ａと、固定部側部材Ｐ２に取り付けられる第２の導光路Ｐ３ｂとを有している。第１および第２の導光路Ｐ３ａおよびＰ３ｂは、それぞれ、アクリルまたはガラス等の赤外線信号を通過させる導光路材料にて作られており、厚さがテーパーになった平板をリング状に曲げた形状を有する。
【００４５】
図５は、リング形状をなす各導光路Ｐ３ａ，Ｐ３ｂを、横方向に広げた様子を模式的に示す図であり、同図に示すように、第１の導光路Ｐ３ａは、下面がフラット面Ｐ３ａ１とされ、上面がテーパー面Ｐ３ａ２とされている。そして、導光路Ｐ３ａの一方の端部（図中左側）が幅広側端面Ｐ３ａ３とされ、他方の端部（図中右側）が幅狭側端面Ｐ３ａ４とされ、幅広側端面Ｐ３ａ３と幅狭側端面Ｐ３ａ４が連結されて、図４に示すようなリング形状が構成される。同様に、第２の導光路Ｐ３ｂは、上面がフラット面Ｐ３ｂ１とされ、下面がテーパー面Ｐ３ｂ２とされている。そして、導光路Ｐ３ｂの一方の端部（図中右側）が幅広側端面Ｐ３ｂ３とされ、他方の端部（図中左側）が幅狭側端面Ｐ３ｂ４とされ、幅広側端面Ｐ３ｂ３と幅狭側端面Ｐ３ｂ４が連結されて、図４に示すようなリング形状が構成される。
【００４６】
また、第１の導光路Ｐ３ａと第２の導光路Ｐ３ｂは、そのフラット面Ｐ３ａ１とフラット面Ｐ３ｂ１がほぼ並行になるように対向配置され、これらの間には、一定の間隔を有するエアギャップＧが形成されている。
【００４７】
さらに、図４に示すように、第１の導光路Ｐ３ａの幅広側端面Ｐ３ａ３と幅狭側端面Ｐ３ａ４の連結部分には段部Ｐ３ａ５が形成され、この段部Ｐ３ａ５は、ＬＥＤ等の発光素子からなる発光部１０８ｆ，１０８ｉおよびフォトダイオード等の受光素子からなる受光部１０８ｇが設置されることにより、発光部１０８ｆ，１０８ｉおよび受光部１０８ｇに対する光の入出射面として役立つ。同様に、第２の導光路Ｐ３ｂの幅広側端面Ｐ３ｂ３と幅狭側端面Ｐ３ｂ４の連結部分には段部Ｐ３ｂ５が形成され、この段部Ｐ３ｂ５は、ＬＥＤ等の発光素子からなる発光部１０８ｂおよびフォトダイオード等の受光素子からなる受光部１０８ｃが設置されることにより、発光部１０８ｂおよび受光部１０８ｃに対する光の入出射面として役立つ。
【００４８】
図５に示すように、第１の導光路Ｐ３ａの幅広側端面Ｐ３ａ３に、発光部１０８ｆ，１０８ｉより発せられた光信号が入射すると、この光信号は、第１の導光路Ｐ３ａの内部で、図中矢印に示すように、順次反射を繰り返しながら、幅狭側端面Ｐ３ａ４側に進む。この際、第１の導光路Ｐ３ａが台形形状をなしている（すなわち、フラット面Ｐ３ａ１とテーパー面Ｐ３ａ２とが平行でない）ことから、光信号の反射角は次第に小さくなる。つまり、図５に示す角度が、θ１，θ２，θ３と順次小さくなる。そして、この反射角が、ある大きさ（スネルの法則の臨界角度）に達すると、光信号は、第１の導光路Ｐ３ａ内で反射することができなくなり、エアギャップＧへ屈折透過され、第２の導光路Ｐ３ｂへ屈折入射される（図中矢印Ｙ１）。
【００４９】
第２の導光路Ｐ３ｂに入射した光信号は、入射面と反対側の境界面（すなわち、第２の導光路Ｐ３ｂのテーパー面Ｐ３ｂ２）に当たる際に、第２の導光路Ｐ３ｂが台形形状をなしていることから、わずかに上述の臨界角度以下となる。よって、第２の導光路Ｐ３ｂ内に入射した光信号は、第２の導光路Ｐ３ｂ内で反射を繰り返しながら、幅広側端面Ｐ３ｂ３側に進むことになり、受光部１０８ｃにて受光される。
【００５０】
なお、発光部１０８ｂより発せられた光信号は、同様に、第２の導光路Ｐ３ｂおよび第１の導光路Ｐ３ａを介して受光部１０８ｇにて受光される。
【００５１】
次に、図６は、光通信回路１０８と、通信制御回路１０７および１０９の一部との構成を示すブロック図である。
【００５２】
光通信回路１０８は、第１のユニット側と第２のユニット側との間で双方向の光通信を行うために、第１のユニット側に配置された発光回路１０８ａ、発光部１０８ｂ、受光部１０８ｃおよび受光回路１０８ｄと、第２のユニット側に配置された発光回路１０８ｅ、発光部１０８ｆ、受光部１０８ｇおよび受光回路１０８ｈを含む。さらに、光通信回路１０８は、図１に示す発光制御回路１１５に接続された、発光部１０８ｉを含む。
【００５３】
通信制御回路１０７は、マイコン等で構成され、パラレル／シリアル変換部１０７ａと、ゲインコントロール部１０７ｂとを含む。パラレル／シリアル変換部１０７ａは、第２のユニット側から入力されるパラレル形式の入力信号（たとえば、スイッチ回路１１３からのスイッチＯＮ信号等を含む）をシリアル形式の出力信号に変換して光通信回路１０８の発光回路１０８ｅに供給すると共に、光通信回路１０８の受光回路１０８ｈからのシリアル形式の出力信号がゲインコントロール部１０７ｂを介して入力されて、第２のユニット側にパラレル形式の出力信号（たとえば、インジケータ１１４を点灯させるための信号等を含む）として供給する。
【００５４】
同様に、通信制御回路１０９は、マイコン等で構成され、パラレル／シリアル変換部１０９ａと、ゲインコントロール部１０９ｂとを含む。パラレル／シリアル変換部１０９ａは、第１のユニット側から入力されるパラレル形式の入力信号（たとえば、スイッチ回路１１７からのスイッチＯＮ信号等を含む）をシリアル形式の出力信号に変換して光通信回路１０８の発光回路１０８ａに供給すると共に、光通信回路１０８の受光回路１０８ｄからのシリアル形式の出力信号がゲインコントロール部１０９ｂを介して入力されて、第１のユニット側にパラレル形式の出力信号（たとえば、制御回路１１８を作動させるための信号等を含む）として供給する。
【００５５】
ここで、再び図１を参照すると、発光制御回路１１５は、一方の入力に出力電圧監視回路１０５の出力電圧が入力され、他方の入力に抵抗１１５ｂが接続されたオペアンプ１１５ａと、＋Ｖｃｃ電源（受電回路１０４の整流後出力）と発光部１０８ｉの間に直列接続され、オペアンプ１１５ａの出力で制御されるトランジスタ１１５ｃとから構成されている。発光部１０８ｉは、トランジスタ１１５ｃのエミッタと、オペアンプ１１５ａの他方の入力との間に接続されている。
【００５６】
信号分離回路１１６は、通信制御回路１０９と受光部１０８ｃの間に接続されたコンデンサ１１６ａと、受光部１０８ｃとコンデンサ１１６ａの接続点とパルス幅変調回路１１１の間に接続されたダイオード１１６ｂと、ダイオード１１６ｂとパルス幅変調回路１１１の接続点と接地間に接続されたコンデンサ１１６ｃとから構成されている。
【００５７】
次に、上述の構成を有する第１の実施形態に係る電力・信号伝送装置の動作について概略的に説明する。たとえば、自動車の車体側のコラムとステアリング間で非接触の電力および信号の伝送を行うものとする。図１に示す電力・信号伝送装置は、電力伝送は出力トランス１０３による電磁誘導結合を利用し、信号伝送は光通信回路１０８による光通信を利用する。光通信回路１０８は、信号の双方向通信を行うために、２組の発光部および受光部（すなわち、発光部１０８ｂおよび受光部１０８ｇと、発光部１０８ｆおよび受光部１０８ｃ）が備えられているが、さらに、電力伝送の制御を行うフィードバック信号を伝送するために、受光部１０８ｃに対応するもう１つの発光部１０８ｉが備えられている。
【００５８】
まず、受電回路１０４の出力電圧を出力電圧監視回路１０５で監視し、その結果を発光制御回路１１５へ伝送し、発光制御回路１１５で発光部１０８ｉに流す電流量を制御することにより、発光部１０８ｉの発光強度を調整する。たとえば、受電回路１０４の出力電圧が上がったならば、発光部１０８ｉの発光強度を上げ、出力電圧が下がったならば、発光部１０８ｉの発光強度を下げる。または、その逆でも良い。
【００５９】
ここで、受光部１０８ｃは、導光体Ｐ３を介して、発光部１０８ｆから発光される通信パルス信号と、発光部１０８ｉから発光されるフィードバック信号とを受光することになる。すなわち、受光部１０８ｃは、通信パルス信号とフィードバック信号の合成波形を受光することになる。受光部１０８ｃで受光された合成波形の信号は、信号分離回路１１６により元の通信パルス信号とフィードバック信号に分離される。そして、分離された通信パルス信号は通信制御回路１０９に供給される。また分離されたフィードバック信号はパルス幅変調回路１１１に供給され、出力トランス１０３の電磁誘導結合による電力伝送の制御を行う。
【００６０】
次に、上述の構成を有する第１の実施形態に係る電力・信号伝送装置の動作を詳細に説明する。通信制御回路１０９には、制御装置１１８が接続されており、通信制御回路１０７には、制御装置１１８に対応するスイッチ回路１１７が接続されている。そこで、スイッチ回路１１７からスイッチＯＮ信号が入力されると、通信制御回路１０７は、このスイッチＯＮ信号を通信パルス信号として光通信回路１０８の発光部１０８ｆ、導光体Ｐ３（図１では図示していない）および受光部１０８ｃを介して通信制御回路１０９へ伝送し、通信制御回路１０９は、受信したスイッチＯＮ信号に基づいて制御装置１１８を作動させることができる。その際、発光部１０８ｆからは、通信パルス信号により図７に示す発光パルスが出射される。
【００６１】
一方、給電回路１０２から出力トランス１０３を介して受電回路１０４へ非接触で電力が伝送される際、出力トランス１０３の２次側では、出力電圧監視回路１０５が、受電回路１０４の出力電圧の状態をリアルタイムで監視し、出力電圧値に応じて変化する監視出力アナログ信号を発生する。この監視出力アナログ信号は、発光制御回路１１５のオペアンプ１１５ａに入力され、オペアンプ１１５ａの出力が、トランジスタ１１５ｃのベースに入力される。したがって、トランジスタ１１５ｃのコレクタ、エミッタを流れる電流は、出力電圧監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて変化し、それに応じて、トランジスタ１１５ｃのエミッタに接続された発光部１０８ｉを流れる電流量も変化し、発光部１０８ｉの発光強度が変化する。この発光強度が変化する光信号が、図７に示すようにフィードバック信号として発光部１０８ｉから出射される。
【００６２】
したがって、受光部１０８ｃは、導光体Ｐ３を介して、通信パルス信号による発光部１０８ｆからの発光パルスと、発光部１０８ｉから発光されるフィードバック信号との合成波形（図７参照）を受光する。受光部１０８ｃで受光された合成波形の信号は、信号分離回路１１６により元の通信パルス信号とフィードバック信号に分離される。分離された通信パルス信号は、通信制御回路１０９に供給され、通信制御回路１０９は、この通信パルス信号に基づき、対応する制御装置１１８を作動させることができる。
【００６３】
また、信号分離回路１１６で分離されたフィードバック信号は、パルス幅変調回路１１１に入力される。パルス幅変調回路１１１は、入力されたフィードバック信号によりパルス幅が変調され、給電回路１０２のスイッチング素子のＯＮ期間をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより、受電回路１０４の出力電圧を安定化する。
【００６４】
一方、通信制御回路１０９には、スイッチ回路１１３が接続されており、通信制御回路１０７には、スイッチ回路１１３に対応するインジケータ１１４が接続されている。そこで、スイッチ回路１１３からスイッチＯＮ信号が入力されると、通信制御回路１０９は、このスイッチＯＮ信号を光通信回路１０８の発光部１０８ｂ、導光体Ｐ３（図１では図示していない）および受光部１０８ｇを介して通信制御回路１０７へ伝送し、通信制御回路１０７は、受信したスイッチＯＮ信号に基づいてインジケータ１１４を点灯させるように制御する。インジケータ１１４は、たとえば、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなり、スイッチ回路１１３の操作により点灯して何らかの異常を報知する異常警報手段として働くものである。
【００６５】
このように、出力トランス１０３による電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路１０８による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているので、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、簡単でコスト削減も期待できる。
【００６６】
次に、図８は、本発明による電力・信号伝送装置の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００６７】
図８に示す電力・信号伝送装置は、図１に示す電力・信号伝送装置とほぼ同じ構成を有するが、発光制御回路１１５と信号分離回路１１６の構成が異なっている。
【００６８】
すなわち、発光制御回路１１５は、一方の入力に出力電圧監視回路１０５の出力電圧が入力され、他方の入力に抵抗１１５ｂが接続されたオペアンプ１１５ａと、コレクタが＋Ｖｃｃ電源に接続され、ベースがオペアンプ１１５ａの出力に接続されたトランジスタ１１５ｃと、発振回路１１５ｄと、コレクタがトランジスタ１１５ｃのエミッタに接続され、ベースが発振回路１１５ｄの出力に接続され、エミッタが発光部１０８ｉに接続されたトランジスタ１１５ｅとから構成されている。発光部１０８ｉは、トランジスタ１１５ｅのエミッタと、オペアンプ１１５ａの他方の入力との間に接続されている。
【００６９】
また、信号分離回路１１６は、入力側が受光部１０８ｃに接続され、出力側が通信制御回路１０９に接続され、通信パルス信号のみを通過させる第１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１６ｄと、入力側が受光部１０８ｃに接続され、出力側がパルス幅変調回路１１１に接続され、フィードバック信号のみを通過させる第２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１６ｅとから構成されている。
【００７０】
次に、上述の構成を有する第２の実施形態に係る電力・信号伝送装置の動作について説明する。なお、ここでは、主に、上述の第１の実施形態と異なる部分の動作について説明し、第１の実施形態と同一部分の動作については説明を省略する。
【００７１】
発光制御回路１１５の発振回路１１５ｄは、発光部１０８ｆの通信パルス信号の周波数より高い周波数を有する発振パルス信号を出力し、トランジスタ１１５ｅのベースを制御する。それにより、トランジスタ１１５ｅのコレクタ、エミッタを流れる電流は、発振回路１１５ｄの発振パルス信号に応じて変化し、それに応じて、発光部１０８ｉを流れる電流量も変化し、発光部１０８ｉの発光強度が変化する。また、発光部１０８ｉは、出力電圧監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて変化するので、発光部１０８ｉからは、図９に示すように、発振パルス信号の高い周波数を有しかつ出力電圧監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて振幅が変化する発光パルス信号がフィードバック信号として出射される。
【００７２】
受光部１０８ｃは、通信パルス信号による発光部１０８ｆからの発光パルスと、発光部１０８ｉから発光されるフィードバック信号との合成波形（図９参照）を受光する。受光部１０８ｃで受光された合成波形の信号は、信号分離回路１１６により元の通信パルス信号とフィードバック信号に分離される。
【００７３】
すなわち、合成波形信号中の通信パルス信号は、第１のＢＰＦ１１６ｄで分離されて、通信制御回路１０９に供給され、通信制御回路１０９は、この通信パルス信号に基づき、対応する制御装置１１８を作動させることができる。
【００７４】
また、合成波形信号中のフィードバック信号は、第２のＢＰＦ１１６ｅで分離されて、パルス幅変調回路１１１に入力される。パルス幅変調回路１１１は、入力されたフィードバック信号によりパルス幅が変調され、給電回路１０２のスイッチング素子のＯＮ期間をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより、受電回路１０４の出力電圧を安定化する。
【００７５】
このように、出力トランス１０３による電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路１０８による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているので、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、簡単でコスト削減も期待できる。
【００７６】
次に、図１０は、本発明による電力・信号伝送装置の第３の実施形態を示すブロック図である。なお、図１および図８に示す第１および第２の実施形態と同一の構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００７７】
図１０に示す電力・信号伝送装置は、図８に示す電力・信号伝送装置とほぼ同じ構成を有するが、発光制御回路１１５の構成が異なっていると共に、信号分離回路１１６の第２のＢＰＦ１１６ｅとパルス幅変調回路１１１の間に周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路１１９が挿入されている点が異なる。
【００７８】
発光制御回路１１５は、出力電圧監視回路１０５の出力電圧が入力され、それに応じて周波数変調された発振パルス信号を出力する発振周波数制御回路１１５ｆと、コレクタが＋Ｖｃｃ電源に接続され、ベースが発振周波数制御回路１１５ｆの出力に接続されたトランジスタ１１５ｇと、一方の入力が、＋Ｖｃｃ電源に直列接続された抵抗１１５ｉおよび抵抗１１５ｊの接続点に接続され、他方の入力が抵抗１１５ｋに接続されたオペアンプ１１５ｈと、コレクタがトランジスタ１１５ｇのエミッタに接続され、ベースがオペアンプ１１５ｈの出力に接続され、エミッタが発光部１０８ｉに接続されたトランジスタ１１５ｌとから構成されている。発光部１０８ｉは、トランジスタ１１５ｌのエミッタと、オペアンプ１１５ｈの他方の入力との間に接続されている。
【００７９】
次に、上述の構成を有する第３の実施形態に係る電力・信号伝送装置の動作について説明する。なお、ここでは、主に、上述の第１および第２の実施形態と異なる部分の動作について説明し、第１の実施形態と同一部分の動作については説明を省略する。
【００８０】
発光制御回路１１５の発振周波数制御回路１１５ｆは、発光部１０８ｆの通信パルス信号の周波数より高い周波数を有する発振パルス信号を発生し、出力電圧監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて周波数変調された発振パルス信号を出力し、トランジスタ１１５ｇのベースを制御する。それにより、トランジスタ１１５ｇのコレクタ、エミッタを流れる電流は、発振周波数制御回路１１５ｆの発振パルス信号に応じて変化し、それに応じて、発光部１０８ｉを流れる電流量も変化し、発光部１０８ｉの発光強度が変化する。その結果、発光部１０８ｉからは、図１１に示すように、通信パルス信号より高い周波数を有しかつ出力監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて周波数が変化する発光パルス信号がフィードバック信号として出射される。
【００８１】
受光部１０８ｃは、通信パルス信号による発光部１０８ｆからの発光パルスと、発光部１０８ｉから発光されるフィードバック信号との合成波形（図１１参照）を受光する。受光部１０８ｃで受光された合成波形の信号は、信号分離回路１１６により元の通信パルス信号とフィードバック信号に分離される。
【００８２】
すなわち、合成波形信号中の通信パルス信号は、第１のＢＰＦ１１６ｄで分離されて、通信制御回路１０９に供給され、通信制御回路１０９は、この通信パルス信号に基づき、対応する制御装置１１８を作動させることができる。
【００８３】
また、合成波形信号中のフィードバック信号は、第２のＢＰＦ１１６ｅで分離されて、次いで、Ｆ／Ｖ変換回路１１９で、出力電圧監視回路１０５の出力電圧の変化に応じて変化する電圧信号に変換され、パルス幅変調回路１１１に入力される。パルス幅変調回路１１１は、Ｆ／Ｖ変換回路１１９で変換された電圧信号によりパルス幅が変調され、給電回路１０２のスイッチング素子のＯＮ期間をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより、受電回路１０４の出力電圧を安定化する。
【００８４】
このように、出力トランス１０３による電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路１０８による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているので、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、簡単でコスト削減も期待できる。
【００８５】
次に、図１２は、本発明による電力・信号伝送装置の第４の実施形態を示すブロック図である。なお、図１、図８および図１０に示す第１、第２および第３のの実施形態と同一の構成要素は、同一符号を付して説明する。
【００８６】
図１２に示す電力・信号伝送装置は、上述の第１、第２および第３の実施形態とほぼ同じ構成を有するが、通信制御回路１０７と、光通信回路１０８と、発光制御回路１１５と、信号分離回路１１６の構成が異なっている。
【００８７】
すなわち、通信制御回路１０７は、通信パルス信号を第１のユニット側に送信するための通信パルス制御部１０７ａを有する。光通信回路１０８は、発光部１０８ｉが削除されている。発光制御回路１１５は、コレクタが＋Ｖｃｃ電源に接続され、ベースが通信パルス制御部１０７ａに接続されたトランジスタ１１５ｍと、一方の入力に出力電圧監視回路１０５の出力電圧が入力され、他方の入力に抵抗１１５ｂが接続されたオペアンプ１１５ａと、コレクタがトランジスタ１１５ｍのエミッタに接続され、ベースがオペアンプ１１５ａの出力に接続され、エミッタが発光部１０８ｆに接続されたトランジスタ１１５ｃとから構成されている。発光部１０８ｆは、トランジスタ１１５ｃのエミッタと、オペアンプ１１５ａの他方の入力との間に接続されている。
【００８８】
信号分離回路１１６は、受光部１０８ｃに接続された増幅回路１１６ｆと、増幅回路１１６ｆの出力と通信制御回路１０９の間に接続された比較回路１１６ｇと、増幅回路１１６ｆの出力に接続されたアナログスイッチ１１６ｈと、増幅回路１１６ｆの出力に接続されたマルチバイブレータ１１６ｉと、アナログスイッチ１１６ｈおよびマルチバイブレータ１１６ｉの出力が入力され、サンプリング出力をパルス幅変調回路１１１に供給するサンプリングホールド回路１１６ｊとから構成されている。
【００８９】
次に、上述の構成を有する第４の実施形態に係る電力・信号伝送装置の動作について説明する。なお、ここでは、主に、上述の第１、第２および第３の実施形態と異なる部分の動作について説明し、同一部分の動作については説明を省略する。
【００９０】
この第４の実施形態の電力・信号伝送装置では、光通信回路１０８における２組の発光部および受光部（すなわち、発光部１０８ｂおよび受光部１０８ｇと、発光部１０８ｆおよび受光部１０８ｃ）が信号の双方向通信を行い、そのうちの１組の発光部及び受光部（すなわち、発光部１０８ｆおよび受光部１０８ｃ）が、さらに、電力伝送の制御を行うフィードバック信号を伝送するために兼用されることを特徴としている。
【００９１】
すなわち、スイッチ回路１１３からのスイッチＯＮ信号は、通信制御回路１０９、光通信回路１０８の発光部１０８ｂ、導光体Ｐ３（図１では図示していない）および受光部１０８ｇを介して通信制御回路１０７へ伝送され、通信制御回路１０７は、受信したスイッチＯＮ信号に基づいてインジケータ１１４を点灯させるように制御する。
【００９２】
一方、スイッチ回路１１７からのスイッチＯＮ信号は、図１３に示すように通信制御回路１０７の通信パルス制御部１０７ａから通信パルス信号としてトランジスタ１１５ｍのベースに供給される。また、図１３に示す出力電圧監視回路１０５の出力電圧は、オペアンプ１１５ａを介してトランジスタ１１５ｃのベースに供給される。それにより、図１３に示すように、通信パルス信号とフィードバック信号は、通信パルスに応じて発光している発光部１０８ｆの発光パルスの振幅が、出力電圧監視回路１０５の出力電圧で振幅変調されたような合成波形の光信号となって、発光部１０８ｆから出射される。当然ながら、この振幅変調は、通信パルス信号としての機能を損なわないレベルで行われる。
【００９３】
受光部１０８ｃは、導光体Ｐ３を介して発光部１０８ｆから発光される通信パルス信号とフィードバック信号との合成波形を受光する。受光部１０８ｃで受光された合成波形信号は、信号分離回路１１６により元の通信パルス信号とフィードバック信号に分離される。
【００９４】
すなわち、受光部１０８ｃからの合成波形信号は、増幅回路１１６ｆで増幅され、比較回路１１６ｇで所定の基準レベルと比較されることにより、通信パルス部分が分離され、通信制御回路１０９に供給される。上述の所定の基準レベルは、合成波形の振幅変調部分の最低振幅より低くなるように設定されている。通信制御回路１０９は、分離された通信パルス信号に基づき、対応する制御装置１１８を作動させることができる。
【００９５】
また、増幅回路１１６ｆで増幅された合成波形信号は、アナログスイッチ１１６ｈとマルチバイブレータ１１６ｉに入力される。マルチバイブレータ１１６ｉは、合成波形信号中の通信パルス信号の立ち上がりおよび立ち下がりと同期して立ち上がって立ち下がる出力信号を制御信号としてアナログスイッチ１１６ｈに入力し、それにより、アナログスイッチ１１６ｈは、通信パルス信号と同期したタイミングでオンし、合成波形信号をサンプリングホールド回路１１６ｊへ通過させる。サンプリングホールド回路１１６ｊは、合成波形信号をマルチバイブレータ１１６ｉの出力タイミングでサンプリングしてホールドすることにより、フィードバック信号として波形整形し、パルス幅変調回路１１１へ供給する。パルス幅変調回路１１１は、入力されたフィードバック信号によりパルス幅が変調され、給電回路１０２のスイッチング素子のＯＮ期間をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより、受電回路１０４の出力電圧を安定化する。
【００９６】
このように、出力トランス１０３による電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路１０８による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているので、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の発光部および受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、新たに発光素子や受光素子を増やすことなく、簡単にフィードバック信号を給電回路側に送信することができ、コスト削減も期待できる。
【００９７】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００９８】
たとえば、上述の各実施形態では、光通信回路１０８には、発光部１０８ｉのほかに、信号の双方向通信を行うために、２組の発光部および受光部（すなわち、発光部１０８ｂおよび受光部１０８ｇと、発光部１０８ｆおよび受光部１０８ｃ）が備えられているが、これに代えて、発光部１０８ｂおよび受光部１０８ｇを削除し、１組の発光部１０８ｆおよび受光部１０８ｃのみを備えた構成としても良い。この場合の通信装置は、当然、スイッチ回路１１３およびインジケータ１１４も削除された構成となり、第２のユニット側から第１のユニット側への通信パルス信号およびフィードバック信号の伝送のみが可能となる。
【００９９】
また、上述の第４の実施形態において、信号分離回路１１６は、フィードバック信号を分離する仕方として、アナログスイッチ１１６ｈ、マルチバイブレータ１１６ｉおよびサンプリングホールド回路１１６ｊに代えて、増幅回路１１６ｆで増幅後、マイコン等に、サンプリングタイミングを合成波形信号中の通信パルス信号に合わせて、合成波形信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換して入力し、振幅の変化をフィードバック信号としてマイコンから出力して、パルス幅変調回路１１１へ供給するように構成することもできる。
【０１００】
また、上述の実施の形態では、第１のユニットとしての車両の車体（ボディ）と第２のユニットとしてのステアリングとの間で、非接触で電力および信号を伝送するために適用されている場合について説明したが、本発明は、これに限らず、たとえば車体とスライドドア間の非接触電力・信号の伝送等の車両内全般において適用可能であり、さらに車両に限らず他の分野における非接触電力・信号伝送においても適用可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、出力トランスによる電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているため、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、簡単でコスト削減も期待できる。
【０１０２】
請求項２記載の発明によれば、通信パルス信号とフィードバック信号は電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した動作が可能となる。
【０１０３】
請求項３記載の発明によれば、出力電圧監視回路の出力電圧をフィードバック信号として光信号で伝送することにより、電磁ノイズの発生を抑えて、第２のユニット側から第１のユニット側へ安定して伝送することができ、安定した動作が可能となる。
【０１０４】
請求項４記載の発明によれば、１個の受光部を利用して通信パルス信号とフィードバック信号を第２のユニット側から第１のユニット側へ伝送して分離することができる。
【０１０５】
請求項５記載の発明によれば、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【０１０６】
請求項６記載の発明によれば、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【０１０７】
請求項７記載の発明によれば、発光制御回路により、第２の発光部の発光強度をフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【０１０８】
請求項８記載の発明によれば、車両の車体とステアリング間の電力・信号の伝送を非接触で行うことができる。
【０１０９】
請求項９記載の発明によれば、１つの出力トランスで、電磁誘導による電力伝送と光通信による信号伝送が可能となる。
【０１１０】
請求項１０記載の発明によれば、出力トランスによる電磁誘導結合を利用して電力伝送を行い、光通信回路による光通信を利用して信号伝送を行い、さらに、光通信を利用して電力伝送の安定化のためのフィードバック信号を伝送しているため、電磁ノイズの発生を低減することができ、ノイズの影響も受けにくく、安定した電力伝送を行うことができる。また、既存の通信装置の発光部および受光部を通信パルス信号とフィードバック信号の伝送に兼用できるので、新たに発光素子や受光素子を増やすことなく、簡単にフィードバック信号を給電回路側に送信することができ、コスト削減も期待できる。
【０１１１】
請求項１１記載の発明によれば、通信パルス信号とフィードバック信号は電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した動作が可能となる。
【０１１２】
請求項１２記載の発明によれば、発光制御回路により、第１の発光部の発光強度を通信パルス信号とフィードバック信号の変化に応じて可変し、信号分離回路により、第１の受光部の受光出力から通信パルス信号とフィードバック信号を確実に分離することができる。
【０１１３】
請求項１３記載の発明によれば、車両の車体とステアリング間の電力・信号の伝送を非接触で行うことができる。
【０１１４】
請求項１４記載の発明によれば、１つの出力トランスで、電磁誘導による電力伝送と光通信による信号伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力・信号伝送装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の電力・信号伝送装置における出力トランスの構造例を説明する図であり、トランスがステアリングと車体（ボディ）側のコラムとの連結部分に搭載される様子を示す図である。
【図３】出力トランスの構造例を説明する断面図である。
【図４】出力トランスにおける導光体の詳細な構成を示す斜視図である。
【図５】図４の導光体を構成する導光路を、横方向に広げた様子を模式的に示す図である。
【図６】図１の電力・信号伝送装置における光通信回路と通信制御回路の一部との構成を示すブロック図である。
【図７】図１の電力・信号伝送装置における各部の信号波形図である。
【図８】本発明による電力・信号伝送装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８の電力・信号伝送装置における各部の信号波形図である。
【図１０】本発明による電力・信号伝送装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】図１０の電力・信号伝送装置における各部の信号波形図である。
【図１２】本発明による電力・信号伝送装置の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１２の電力・信号伝送装置における各部の信号波形図である。
【図１４】従来の電力伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１　　直流電源
１０２　　給電回路
１０３　　出力トランス
１０４　　受電回路
１０５　　出力電圧監視回路
１０７　　通信制御回路（第２の通信制御回路）
１０７ａ　通信パルス制御部
１０８　　光通信回路（光通信回路）
１０８ｆ　発光部（第１の発光部）
１０８ｃ　受光部（第１の受光部）
１０８ｉ　発光部（第２の発光部）
１０９　　通信制御回路（第１の通信制御回路）
１１１　　パルス幅変調回路
１１２　　負荷
１１５　　発光制御回路
１１５ａ　オペアンプ（第１のオペアンプ）
１１５ｃ　トランジスタ（第１のトランジスタ）
１１５ｄ　発振回路
１１５ｅ　トランジスタ（第２のトランジスタ）
１１５ｆ　発振周波数制御回路
１１５ｇ　トランジスタ（第３のトランジスタ）
１１５ｈ　オペアンプ（第２のオペアンプ）
１１５ｌ　トランジスタ（第４のトランジスタ）
１１５ｍ　トランジスタ（第５のトランジスタ）
１１６　　信号分離回路
１１６ａ　コンデンサ（第１のコンデンサ）
１１６ｂ　ダイオード
１１６ｃ　コンデンサ（第２のコンデンサ）
１１６ｄ　ＢＰＦ（第１のバンドパスフィルタ）
１１６ｅ　ＢＰＦ（第２のバンドパスフィルタ）
１１６ｆ　増幅回路
１１６ｇ　比較回路
１１６ｈ　アナログスイッチ
１１６ｉ　マルチバイブレータ
１１６ｊ　サンプリングホールド回路
Ｐ１　　　回転部側部材
Ｐ２　　　固定部側部材
Ｐ３　　　導光体
Ｐ３ａ　　第１の導光路
Ｐ３ｂ　　第２の導光路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power / signal transmission device, and more particularly to a power / signal transmission device for transmitting power and a signal between two units in a non-contact manner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional power transmission device, there is one disclosed in, for example, JP-A-11-341711.
[0003]
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of the above-described conventional power transmission device. In FIG. 14, a pulse-like load signal current corresponding to the load current is superimposed on its own current in a signal transmission load circuit 21 connected to the secondary winding 4b side of the output transformer 4, and the primary side of the output transformer 4 The load signal current is transmitted to the primary winding 4a, the diode 9, and the resistor 7 by the electromagnetic induction coupling, and the load signal current is detected by the current detection circuit 10, and the oscillation frequency variable circuit 11 is changed according to the detected value. By changing the oscillation frequency of the oscillation circuit 12, changing the switching cycle of the MOS transistor 6, and changing the chopping cycle of the DC voltage on the primary side, low power at no load and light load, When the load signal current is detected, large power is supplied to the secondary side.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional power transmission device, a pulse-like load signal current superimposed by electromagnetic induction coupling, that is, a feedback signal current is transmitted to the primary side via the output transformer 4, so that it is affected by noise. In addition, there is a problem that a stable output voltage cannot be supplied to the secondary side due to other noise sources.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a power / signal transmission device that is hardly affected by noise and that can perform stable feedback control in view of the above-described conventional problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An invention according to claim 1, which has been made to solve the above-mentioned problem, is a power / signal transmission device for transmitting power and a signal between a first unit and a second unit, wherein a primary winding is provided in the first and second units. And an output transformer having a secondary winding disposed on the side of the second unit, the power being transmitted from the side of the first unit to the side of the second unit via the output transformer. Switching power supply device for transmitting data, first and second light emitting units arranged on the second unit side, and optical signals from the first and second light emitting units arranged on the first unit side A communication circuit having an optical communication circuit having a first light receiving unit for receiving light, and transmitting a communication pulse signal as the signal via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. A communication device including the device In the switching power supply device, a feedback signal for stabilizing an output voltage on the secondary side is transmitted to the primary side via the second light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. The power / signal transmission device is characterized in that:
[0007]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a power / signal transmission device for transmitting power and a signal between a first unit and a second unit, wherein the primary winding is disposed on the first unit side, A switching power supply device including a secondary winding and an output transformer disposed on the second unit side, for transmitting power from the first unit side to the second unit side via the output transformer, and a second unit An optical communication circuit having first and second light emitting units arranged on the side and a first light receiving unit arranged on the first unit side and receiving an optical signal from the first and second light emitting units. A communication device that transmits a communication pulse signal as a signal via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit, wherein the communication device outputs the secondary-side output voltage in the switching power supply device. Feedback for stability Signal is transmitted to the primary side via the second light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit, so that power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by an output transformer. Signal transmission is performed using optical communication by the optical communication circuit, and furthermore, a feedback signal for stabilizing power transmission is transmitted using the optical communication, so that generation of electromagnetic noise can be reduced. Also, it is hardly affected by noise, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light receiving section of the existing communication device can be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, it is possible to expect a simple and cost reduction.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a communication apparatus, wherein the communication device is provided with a first communication control circuit provided on the first unit side and a second communication control circuit provided on the second unit side. The communication control circuit further includes a second communication control circuit, wherein the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit a communication pulse signal as the signal and the feedback signal via the optical communication circuit. The power / signal transmission device according to claim 1, wherein
[0009]
According to the invention described in claim 2, the communication device further includes a first communication control circuit arranged on the first unit side, and a second communication control circuit arranged on the second unit side. Since the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit a communication pulse signal as a signal and a feedback signal via the optical communication circuit, the communication pulse signal and the feedback signal are affected by electromagnetic noise. And stable operation is possible.
[0010]
The invention according to claim 3, which has been made to solve the above problem, wherein the switching power supply device further includes an output voltage monitoring circuit arranged on the second unit side and monitoring an output voltage on a secondary side, The communication device is configured to transmit the output voltage of the output voltage monitoring circuit as the feedback signal to the primary side via the second light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. The power / signal transmission device according to claim 1 or 2, wherein
[0011]
According to the third aspect of the present invention, the switching power supply device further includes an output voltage monitoring circuit arranged on the second unit side for monitoring the output voltage on the secondary side, and the communication device includes the output voltage monitoring circuit. Since the output voltage is transmitted to the primary side via the second light emitting section and the first light receiving section of the optical communication circuit as a feedback signal, the output voltage of the output voltage monitoring circuit is used as the feedback signal. By transmitting the signal, the generation of electromagnetic noise can be suppressed, the signal can be stably transmitted from the second unit to the first unit, and a stable operation can be performed.
[0012]
The communication device according to claim 4, wherein the output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied as the feedback signal, and the communication device outputs the second signal in response to a change in the output voltage. The communication device further includes a light emission control circuit that varies a light emission intensity of a light emission unit, wherein the communication device receives a light reception output of the first light reception unit, and separates the communication pulse signal and the feedback signal from the light reception output. 4. The power / signal transmission device according to claim 3, further comprising a circuit.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, the communication device includes a light emission control circuit that receives the output voltage of the output voltage monitoring circuit as a feedback signal and varies the light emission intensity of the second light emitting unit according to a change in the output voltage. The communication device further includes a signal separation circuit that receives a light receiving output of the first light receiving unit and separates a communication pulse signal and a feedback signal from the light receiving output. The signal and the feedback signal can be transmitted and separated from the second unit side to the first unit side.
[0014]
The invention according to claim 5, which has been made to solve the above-mentioned problem, wherein the light emission control circuit includes a first operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied, a DC power supply, and the second light emitting unit. And a first transistor to which an output of the first operational amplifier is supplied, wherein the signal separation circuit is connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit. A first capacitor, a diode connected between the first light receiving unit and the primary side of the switching power supply, and a diode connected between the diode and a primary connection point of the switching power supply and ground. 5. The power / signal transmission device according to claim 4, further comprising a second capacitor.
[0015]
According to the invention described in claim 5, the light emitting control circuit is connected between the first operational amplifier to which the output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied and the DC power supply and the second light emitting unit, and the first operational amplifier And a first transistor to which an output of the first light receiving unit is supplied, the signal separating circuit includes a first capacitor connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, a first light receiving unit, and a switching power supply. The light emission control circuit includes the diode connected between the primary side of the device and the second capacitor connected between the diode and the connection point on the primary side of the switching power supply device and the ground. The light emission intensity of the unit can be varied according to the change of the feedback signal, and the signal separation circuit can reliably separate the communication pulse signal and the feedback signal from the light receiving output of the first light receiving unit.
[0016]
The invention according to claim 6, which has been made to solve the above problem, wherein the light emission control circuit includes a first operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied, a DC power supply, and the second light emitting unit. A first transistor to which an output of the first operational amplifier is supplied, an oscillation circuit, and an output of the oscillation circuit connected between the first transistor and the second light emitting unit. And a second transistor to which the communication pulse signal is passed, the signal separation circuit being connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and passing the communication pulse signal. 5. The power / signal according to claim 4, further comprising: a second bandpass filter connected between the first light receiving unit and a primary side of the switching power supply, and passing the feedback signal. 6. It resides in the feeding device.
[0017]
According to the invention described in claim 6, the light emission control circuit is connected between the first operational amplifier to which the output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied and the DC power supply and the second light emitting unit, and the first operational amplifier And a second transistor connected between the first transistor and the second light-emitting unit and supplied with the output of the oscillation circuit. The circuit is connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and connected between the first light receiving unit and a primary side of the switching power supply device, the first band pass filter passing a communication pulse signal. And a second band-pass filter for passing the feedback signal. Therefore, the light emission control circuit varies the light emission intensity of the second light emitting portion in accordance with the change in the feedback signal, and the signal separation circuit causes the first light emission portion to change the light emission intensity. Light receiving section It is possible to reliably separate the communication pulse signal and the feedback signal from the received light output.
[0018]
The invention according to claim 7, which has been made to solve the above problem, wherein the emission control circuit is provided with an oscillation output signal to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied and a frequency changes in accordance with a change in the output voltage. An oscillation frequency control circuit that outputs a clock signal; a third transistor that is connected between the DC power supply and the first light receiving unit and is supplied with an oscillation output signal of the oscillation frequency control circuit; a second operational amplifier; And a fourth transistor connected between the third transistor and the first light receiving unit and supplied with the output of the second operational amplifier, wherein the signal separation circuit includes the first light receiving unit and the first light receiving unit. A first band-pass filter connected between the communication control circuits for transmitting the communication pulse signal; a first band-pass filter connected between the first light receiving unit and a primary side of the switching power supply; Comprise a second bandpass filter for passing resides in a power-signal transmission apparatus according to claim 4, wherein.
[0019]
According to the seventh aspect of the present invention, the light emission control circuit is supplied with an output voltage of the output voltage monitoring circuit, and outputs an oscillation output signal whose frequency changes according to the change of the output voltage. A third transistor connected between the power supply and the first light receiving unit and supplied with an oscillation output signal of the oscillation frequency control circuit, a second operational amplifier, and connected between the third transistor and the first light receiving unit; , A fourth transistor to which an output of the second operational amplifier is supplied, and a signal separation circuit connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and a first transistor for passing a communication pulse signal. The light emitting control circuit includes a band pass filter and a second band pass filter that is connected between the first light receiving unit and the primary side of the switching power supply device and passes a feedback signal. Variable and in accordance with the emission intensity to changes in the feedback signal, the signal separation circuit, can be reliably separated communication pulse signal and the feedback signal from the light receiving output of the first light-receiving portion.
[0020]
The invention according to claim 8 which has been made to solve the above-mentioned problem, wherein the first unit is a vehicle body and the second unit is a steering. Or the power / signal transmission device according to (1).
[0021]
According to the invention described in claim 8, the first unit is the vehicle body of the vehicle and the second unit is the steering, so that transmission of electric power and signals between the vehicle body and the steering can be performed in a non-contact manner. it can.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, the output transformer is provided with a fixed part side member arranged on the vehicle body side and a fixed part side member arranged on the steering side, and the output transformer is connected to the fixed part side member by a predetermined distance. A rotating unit side member rotatably connected via an air gap, and a light guide disposed on these members; and the primary winding is provided on the fixed unit side member, and A secondary winding is formed of a rotary transformer provided on the rotating part side member, and the light guide is provided on the first light guiding path provided on the fixed part side member and on the rotating part side member. And a second light guide disposed so as to face the first light guide, and wherein the first and second light-emitting portions and the first light-receiving portion of the optical communication circuit are provided with the first light-guide portion. And optical communication via the second light guide path. Motomeko 8 consists in power and signal transmission apparatus according.
[0023]
According to the ninth aspect of the present invention, the output transformer is disposed on the fixed portion side member disposed on the vehicle body side and on the steering side, and is rotatably connected to the fixed portion side member via a predetermined air gap. A rotating unit side member, and a light guide disposed on these members; a primary winding is provided on the fixed unit side member; and a secondary winding is provided on the rotating unit side member. The light guide includes a first light guide provided on the fixed part side member, and a second light guide provided on the rotating part side member and arranged to face the first light guide. The first and second light emitting units and the first light receiving unit of the optical communication circuit include a light guide, and perform optical communication via the first and second light guides. Signal transmission by power transmission and optical communication becomes possible.
[0024]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a power / signal transmission apparatus for transmitting power and a signal between a first unit and a second unit, wherein a primary winding is connected to the first and second units. And an output transformer having a secondary winding disposed on the side of the second unit, the power being transmitted from the side of the first unit to the side of the second unit via the output transformer. A switching power supply device that is disposed on the second unit side and further includes an output voltage monitoring circuit that monitors an output voltage on the secondary side; and a switching power supply device disposed on the second unit side. An optical communication circuit having a first light emitting unit, and a first light receiving unit arranged on the first unit side and receiving an optical signal from the first light emitting unit. The first light emitting unit and A communication device for transmitting a communication pulse signal as the signal via the first light receiving unit, wherein the communication device includes a feedback signal for stabilizing an output voltage on the secondary side in the switching power supply device. Wherein the output voltage of the output voltage monitoring circuit is transmitted to the primary side via the first light emitting section and the first light receiving section of the optical communication circuit. Exists in signal transmission equipment.
[0025]
According to the tenth aspect of the present invention, there is provided a power / signal transmission device for transmitting power and a signal between the first unit and the second unit, wherein the primary winding is disposed on the first unit side, A switching power supply device, wherein a secondary winding includes an output transformer disposed on a second unit side, and transmits power from the first unit side to the second unit side via the output transformer. A switching power supply device further provided with an output voltage monitoring circuit for monitoring the output voltage on the secondary side, which is disposed on the second unit side, and a first light emitting unit disposed on the second unit side and disposed on the first unit side And a first light receiving unit for receiving an optical signal from the first light emitting unit, and a communication pulse as a signal via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. A communication device that transmits signals In addition, the communication device uses the output voltage of the output voltage monitoring circuit as a feedback signal for stabilizing the output voltage on the secondary side in the switching power supply device via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. Power transmission using electromagnetic induction coupling by an output transformer, signal transmission using optical communication by an optical communication circuit, and optical communication. Since the feedback signal for stabilizing the power transmission is transmitted by using this, the generation of the electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is less, and the stable power transmission can be performed. In addition, since the light-emitting part and light-receiving part of the existing communication device can also be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, the feedback signal can be easily transmitted to the power supply circuit side without newly adding light-emitting elements and light-receiving elements. And cost reduction can be expected.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the communication device, wherein the communication device is arranged on a first communication control circuit arranged on the first unit side and on the second unit side. The optical communication circuit further includes a second communication control circuit, wherein the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit the communication pulse signal as the signal and the transmission of the feedback signal via the optical communication circuit. The power / signal transmission apparatus according to claim 10 is provided.
[0027]
According to the invention described in claim 11, the communication device further includes a first communication control circuit disposed on the first unit side, and a second communication control circuit disposed on the second unit side. Since the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit a communication pulse signal as a signal and a feedback signal via the optical communication circuit, the communication pulse signal and the feedback signal are generated by electromagnetic noise. It is hardly affected and stable operation is possible.
[0028]
According to a twelfth aspect of the present invention, the second communication control circuit includes a communication pulse control unit that outputs a communication pulse signal, and the communication device includes a communication pulse control unit that outputs a communication pulse signal. An operational amplifier to which an output voltage is supplied, a first transistor to be connected between the DC power supply and the first light receiving unit, to which an output of the operational amplifier is supplied, and to be connected between the DC power supply and the first transistor; A light emission control circuit that includes a fifth transistor that is controlled by the communication pulse signal from the communication pulse control unit and that changes the light emission intensity of the first light emitting unit; and amplifies an output of the first light receiving unit. An amplifier circuit, connected between the amplifier circuit and the first communication control circuit, for comparing the output of the amplifier circuit with a predetermined reference level, and controlling the communication pulse signal included in the output of the first light receiving unit; A multivibrator to which the output of the amplification circuit is supplied, an output of the amplification circuit to be supplied, an analog switch controlled by the output of the multivibrator, and an output of the analog switch to be supplied, Signal separation including a sampling and holding circuit that samples and holds at the output timing of a multivibrator, separates the feedback signal included in the output of the first light receiving unit, and transmits the feedback signal to the primary side of the switching power supply device 12. The power / signal transmission device according to claim 10, further comprising a circuit.
[0029]
According to the twelfth aspect, the second communication control circuit includes a communication pulse control unit that outputs a communication pulse signal, and the communication device includes an operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied, a DC power supply A first transistor connected between the first light receiving unit and the output of the operational amplifier, and a second transistor connected between the DC power supply and the first transistor and controlled by a communication pulse signal from the communication pulse control unit. A light emitting control circuit including five transistors, the light emitting control circuit varying the light emission intensity of the first light emitting unit, an amplifier circuit amplifying the output of the first light receiving unit, an amplifier circuit connected between the amplifier circuit and the first communication control circuit, A comparison circuit that compares the output of the circuit with a predetermined reference level and separates a communication pulse signal included in the output of the first light receiving unit, a multivibrator to which the output of the amplification circuit is supplied, and an output of the amplification circuit are provided. The analog switch controlled by the output of the multivibrator, and the output of the analog switch are supplied, sampled and held at the timing of the output of the multivibrator, and separated the feedback signal included in the output of the first light receiving unit. And a signal separation circuit including a sampling and holding circuit for transmitting the signal to the primary side of the switching power supply device, so that the light emission control circuit adjusts the light emission intensity of the first light emitting unit according to the change in the communication pulse signal and the feedback signal. The communication pulse signal and the feedback signal can be reliably separated from the light receiving output of the first light receiving unit by the signal separating circuit.
[0030]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the first unit is a vehicle body of the vehicle, and the second unit is a steering. Or the power / signal transmission device according to (1).
[0031]
According to the thirteenth aspect, since the first unit is a vehicle body and the second unit is a steering, transmission of power and signals between the vehicle body and the steering can be performed in a non-contact manner. it can.
[0032]
The invention according to claim 14, which has been made to solve the above problem, is characterized in that the output transformer is provided on a fixed portion side member arranged on the vehicle body side and on the steering side, and the output transformer is fixed to the fixed portion side member. A rotating unit side member rotatably connected via an air gap, and a light guide disposed on these members; and the primary winding is provided on the fixed unit side member, and A secondary winding is formed of a rotary transformer provided on the rotating part side member, and the light guide is provided on the first light guiding path provided on the fixed part side member and on the rotating part side member. A second light guide path disposed so as to face the first light guide path, and wherein the first light-emitting unit and the first light-receiving unit of the optical communication circuit include the first and second light-guide units. Optical communication via a light guide path 13 resides in a power-signal transmission apparatus according.
[0033]
According to the fourteenth aspect, the output transformer is disposed on the fixed part side member disposed on the vehicle body side and on the steering side, and is rotatably connected to the fixed part side member via a predetermined air gap. A rotating unit side member, and a light guide disposed on these members; a primary winding is provided on the fixed unit side member; and a secondary winding is provided on the rotating unit side member. The light guide includes a first light guide provided on the fixed part side member, and a second light guide provided on the rotating part side member and arranged to face the first light guide. Including a light guide path, the first light emitting section and the first light receiving section of the optical communication circuit perform optical communication via the first and second light guide paths. Signal transmission by optical communication becomes possible.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a power / signal transmission device according to the present invention. Here, the power / signal transmission device is mounted on a vehicle, and transmits power and signals between a vehicle body (body) as a first unit and a steering as a second unit in a non-contact manner. In the following, a description will be given of a case where the present invention is applied.
[0035]
In FIG. 1, a power / signal transmission device includes a DC power supply 101, a power supply circuit 102, a first communication control circuit 109, a pulse width modulation circuit 111, a switch circuit 113, a signal separation circuit provided on a first unit side. 116, a control device 118, a power receiving circuit 104, an output voltage monitoring circuit 105, a second communication control circuit 107, a load 112, an indicator 114, a light emission control circuit 115, and a switch circuit 117 provided on the second unit side. , The power and the signal are transmitted in a contactless manner via the output transformer 103 and the optical communication circuit 108.
[0036]
Here, the DC power supply 101, the power supply circuit 102, the first communication control circuit 109, the pulse width modulation circuit 111, and the signal separation circuit 116 provided on the first unit side, and provided on the second unit side The power supply circuit 104, the output voltage monitoring circuit 105, the light emission control circuit 115, the communication control circuit 107, the output transformer 103, and the optical communication circuit 108 constitute a switching power supply device.
[0037]
A communication control circuit 109, a switch circuit 113, and a control device 118 provided on the first unit side; a communication control circuit 107, an indicator 114, and a switch circuit 117 provided on the second unit side; The communication circuit 108 constitutes a communication device.
[0038]
DC power supply 101 is, for example, a battery mounted on a vehicle. The power supply circuit 102 includes a switching element (not shown) such as a MOSFET connected to the primary winding of the output transformer 103, and switches this switching element with a pulse from the pulse width modulation circuit 111. AC power is transmitted to the power receiving circuit 104 on the second unit side by electromagnetic induction coupling between the secondary winding and the secondary winding.
[0039]
The output transformer 103 has, for example, a rotary type in which a primary winding is arranged in a column on a vehicle body side, a secondary winding is arranged on a steering side, and both windings are relatively rotatable. This is a transformer, and its detailed structure will be described later.
[0040]
The power receiving circuit 104 converts AC power transmitted in a non-contact manner from the power supply circuit 102 via the output transformer 103 into DC power by rectifying means (not shown), and supplies the DC power to the load 112 and the communication control circuit 107. Supply as
[0041]
2 to 5 are diagrams illustrating a configuration example of the output transformer 103. FIG. The output transformer 103 includes a rotating unit side member P1, a fixed unit side member P2, and a light guide P3 disposed between these members.
[0042]
FIG. 2 is a view showing a state in which the output transformer 103 is mounted on a connecting portion between the steering and the column on the vehicle body side, and as shown in FIG. The side member P1 and the fixed part side member P2 are connected and arranged facing each other.
[0043]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the output transformer 103, showing details of a connecting portion between the rotating unit side member P1 and the fixed unit side member P2. A first light guide path P3a and a second light guide path P3b, which form part of the light guide P3, are disposed on the rotating part side member P1 and the fixed part side member P2, respectively, facing each other. Further, in order to supply electric power from the column side to the steering side in a non-contact manner by electromagnetic induction, a primary winding 103a is provided on the fixed part side member P2, and a secondary winding 103a is provided on the rotating part side member P1. 103b is provided.
[0044]
FIG. 4 is a perspective view showing a detailed configuration of the light guide P3. The light guide P3 has a first light guide path P3a attached to the rotating unit side member P1, and a second light guide path P3b attached to the fixed unit side member P2. The first and second light guide paths P3a and P3b are each made of a light guide path material such as acrylic or glass that allows infrared signals to pass therethrough, and are formed by bending a flat plate having a tapered thickness into a ring shape. Having.
[0045]
FIG. 5 is a view schematically showing a state where each of the ring-shaped light guide paths P3a and P3b is expanded in the lateral direction. As shown in FIG. 5, the first light guide path P3a has a flat lower surface. P3a1, and the upper surface is a tapered surface P3a2. One end (left side in the drawing) of the light guide path P3a is a wide end surface P3a3, and the other end (right side in the drawing) is a narrow end surface P3a4, and the wide end surface P3a3 and the narrow end surface. P3a4 is connected to form a ring shape as shown in FIG. Similarly, the upper surface of the second light guide path P3b has a flat surface P3b1, and the lower surface has a tapered surface P3b2. One end (right side in the drawing) of the light guide path P3b is a wide end surface P3b3, and the other end (left side in the drawing) is a narrow end surface P3b4, and the wide end surface P3b3 and the narrow end surface. P3b4 is connected to form a ring shape as shown in FIG.
[0046]
Further, the first light guide path P3a and the second light guide path P3b are opposed to each other so that the flat surface P3a1 and the flat surface P3b1 are substantially parallel to each other, and an air gap G having a certain interval is provided therebetween. Is formed.
[0047]
Further, as shown in FIG. 4, a step portion P3a5 is formed at a connecting portion between the wide side end surface P3a3 and the narrow side end surface P3a4 of the first light guide path P3a. The light emitting units 108f and 108i and a light receiving unit 108g including a light receiving element such as a photodiode serve as a light input / output surface for the light emitting units 108f and 108i and the light receiving unit 108g. Similarly, a step portion P3b5 is formed at a connection portion between the wide end surface P3b3 and the narrow end surface P3b4 of the second light guide path P3b. By providing the light receiving unit 108c including a light receiving element such as a diode, the light receiving unit 108c serves as a light input / output surface for the light emitting unit 108b and the light receiving unit 108c.
[0048]
As shown in FIG. 5, when an optical signal emitted from the light emitting units 108f and 108i enters the wide end face P3a3 of the first light guide path P3a, the optical signal is transmitted inside the first light guide path P3a. As shown by the arrow in the drawing, the light beam advances toward the narrow end face P3a4 while sequentially repeating reflection. At this time, since the first light guide path P3a has a trapezoidal shape (that is, the flat surface P3a1 and the tapered surface P3a2 are not parallel), the reflection angle of the optical signal gradually decreases. That is, the angles shown in FIG. 5 are sequentially reduced to θ1, θ2, and θ3. When the reflection angle reaches a certain value (the critical angle according to Snell's law), the optical signal cannot be reflected in the first light guide path P3a, is refracted and transmitted to the air gap G, and The light is refracted to the second light guide path P3b (arrow Y1 in the figure).
[0049]
When the optical signal incident on the second light guide path P3b hits the boundary surface opposite to the incident surface (that is, the tapered surface P3b2 of the second light guide path P3b), the second light guide path P3b has a trapezoidal shape. Therefore, the angle is slightly smaller than the above critical angle. Accordingly, the optical signal that has entered the second light guide path P3b travels toward the wide end face P3b3 while repeating reflection in the second light guide path P3b, and is received by the light receiving unit 108c.
[0050]
The light signal emitted from the light emitting unit 108b is similarly received by the light receiving unit 108g via the second light guide path P3b and the first light guide path P3a.
[0051]
Next, FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the optical communication circuit 108 and a part of the communication control circuits 107 and 109.
[0052]
The optical communication circuit 108 includes a light emitting circuit 108a, a light emitting unit 108b, and a light receiving unit disposed on the first unit side for performing bidirectional optical communication between the first unit side and the second unit side. 108c, a light receiving circuit 108d, and a light emitting circuit 108e, a light emitting unit 108f, a light receiving unit 108g, and a light receiving circuit 108h arranged on the second unit side. Further, the optical communication circuit 108 includes a light emitting unit 108i connected to the light emission control circuit 115 shown in FIG.
[0053]
The communication control circuit 107 is configured by a microcomputer or the like, and includes a parallel / serial conversion unit 107a and a gain control unit 107b. The parallel / serial conversion unit 107a converts a parallel input signal (including, for example, a switch ON signal from the switch circuit 113) input from the second unit into a serial output signal, and converts the input signal into a serial output signal. 108, and a serial output signal from the light receiving circuit 108h of the optical communication circuit 108 is input via the gain control unit 107b, and a parallel output signal (for example, , And a signal for lighting the indicator 114).
[0054]
Similarly, the communication control circuit 109 is configured by a microcomputer or the like, and includes a parallel / serial conversion unit 109a and a gain control unit 109b. The parallel / serial converter 109a converts a parallel input signal (including, for example, a switch ON signal from the switch circuit 117) input from the first unit side into a serial output signal and converts the input signal into a serial output signal. In addition to being supplied to the light emitting circuit 108a of 108, a serial output signal from the light receiving circuit 108d of the optical communication circuit 108 is input via the gain control unit 109b, and a parallel output signal (for example, , And a signal for operating the control circuit 118).
[0055]
Here, referring to FIG. 1 again, the light emission control circuit 115 includes an operational amplifier 115a having one input receiving the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105 and having the other input connected to a resistor 115b, and a + Vcc power supply (power reception). And a transistor 115c that is connected in series between the rectified output of the circuit 104) and the light emitting unit 108i, and is controlled by the output of the operational amplifier 115a. The light emitting unit 108i is connected between the emitter of the transistor 115c and the other input of the operational amplifier 115a.
[0056]
The signal separation circuit 116 includes a capacitor 116a connected between the communication control circuit 109 and the light receiving unit 108c, a diode 116b connected between a connection point between the light receiving unit 108c and the capacitor 116a and the pulse width modulation circuit 111, It comprises a capacitor 116c connected between a connection point between the pulse width modulation circuit 116b and the pulse width modulation circuit 111 and the ground.
[0057]
Next, the operation of the power / signal transmission device according to the first embodiment having the above-described configuration will be schematically described. For example, it is assumed that non-contact power and signal transmission is performed between a column on the vehicle body side of an automobile and a steering wheel. In the power / signal transmission apparatus shown in FIG. 1, power transmission uses electromagnetic induction coupling by the output transformer 103, and signal transmission uses optical communication by the optical communication circuit. The optical communication circuit 108 includes two sets of light emitting units and light receiving units (that is, light emitting units 108b and 108g and light emitting units 108f and 108c) in order to perform bidirectional communication of signals. Further, another light emitting unit 108i corresponding to the light receiving unit 108c is provided for transmitting a feedback signal for controlling power transmission.
[0058]
First, the output voltage of the power receiving circuit 104 is monitored by the output voltage monitoring circuit 105, the result is transmitted to the light emission control circuit 115, and the amount of current flowing to the light emission unit 108i is controlled by the light emission control circuit 115. Adjust the emission intensity of For example, if the output voltage of the power receiving circuit 104 increases, the emission intensity of the light emitting unit 108i is increased, and if the output voltage decreases, the emission intensity of the light emitting unit 108i decreases. Or vice versa.
[0059]
Here, the light receiving unit 108c receives the communication pulse signal emitted from the light emitting unit 108f and the feedback signal emitted from the light emitting unit 108i via the light guide P3. That is, the light receiving unit 108c receives a composite waveform of the communication pulse signal and the feedback signal. The signal of the combined waveform received by the light receiving unit 108c is separated into the original communication pulse signal and the feedback signal by the signal separation circuit 116. Then, the separated communication pulse signal is supplied to the communication control circuit 109. The separated feedback signal is supplied to the pulse width modulation circuit 111, and controls the power transmission by the electromagnetic induction coupling of the output transformer 103.
[0060]
Next, the operation of the power / signal transmission device according to the first embodiment having the above-described configuration will be described in detail. A control device 118 is connected to the communication control circuit 109, and a switch circuit 117 corresponding to the control device 118 is connected to the communication control circuit 107. Therefore, when a switch ON signal is input from the switch circuit 117, the communication control circuit 107 uses the switch ON signal as a communication pulse signal as the light emitting unit 108f of the optical communication circuit 108 and the light guide P3 (shown in FIG. 1). Is transmitted to the communication control circuit 109 via the light receiving unit 108c, and the communication control circuit 109 can operate the control device 118 based on the received switch ON signal. At this time, a light emission pulse shown in FIG. 7 is emitted from the light emitting unit 108f by a communication pulse signal.
[0061]
On the other hand, when power is transmitted from the power supply circuit 102 to the power receiving circuit 104 through the output transformer 103 in a non-contact manner, on the secondary side of the output transformer 103, the output voltage monitoring circuit 105 detects the state of the output voltage of the power receiving circuit 104. Is monitored in real time, and a monitor output analog signal that changes according to the output voltage value is generated. This monitor output analog signal is input to the operational amplifier 115a of the light emission control circuit 115, and the output of the operational amplifier 115a is input to the base of the transistor 115c. Therefore, the current flowing through the collector and the emitter of the transistor 115c changes according to the change in the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105, and accordingly, the amount of current flowing through the light emitting section 108i connected to the emitter of the transistor 115c also changes. Then, the light emission intensity of the light emitting unit 108i changes. The light signal whose light emission intensity changes is emitted from the light emitting unit 108i as a feedback signal as shown in FIG.
[0062]
Therefore, the light receiving unit 108c receives, via the light guide P3, a composite waveform (see FIG. 7) of the light emitting pulse from the light emitting unit 108f based on the communication pulse signal and the feedback signal emitted from the light emitting unit 108i. The signal of the combined waveform received by the light receiving unit 108c is separated into the original communication pulse signal and the feedback signal by the signal separation circuit 116. The separated communication pulse signal is supplied to the communication control circuit 109, and the communication control circuit 109 can operate the corresponding control device 118 based on the communication pulse signal.
[0063]
The feedback signal separated by the signal separation circuit 116 is input to the pulse width modulation circuit 111. The pulse width modulation circuit 111 stabilizes the output voltage of the power receiving circuit 104 by performing PWM (pulse width modulation) control on the ON period of the switching element of the power supply circuit 102 by modulating the pulse width by the input feedback signal. .
[0064]
On the other hand, a switch circuit 113 is connected to the communication control circuit 109, and an indicator 114 corresponding to the switch circuit 113 is connected to the communication control circuit 107. Therefore, when a switch ON signal is input from the switch circuit 113, the communication control circuit 109 transmits the switch ON signal to the light emitting section 108b of the optical communication circuit 108, the light guide P3 (not shown in FIG. 1), and the light receiving section. The signal is transmitted to the communication control circuit 107 via the unit 108g, and the communication control circuit 107 controls to turn on the indicator 114 based on the received switch ON signal. The indicator 114 is made up of, for example, an LED (light emitting diode) or the like, and is turned on by operating the switch circuit 113 to function as an abnormality warning unit for notifying any abnormality.
[0065]
As described above, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by the output transformer 103, signal transmission is performed using optical communication by the optical communication circuit 108, and power transmission is stabilized using optical communication. Therefore, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light receiving section of the existing communication device can be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, it is possible to expect a simple and cost reduction.
[0066]
Next, FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the power / signal transmission device according to the present invention. Note that the same components as those of the first embodiment shown in FIG.
[0067]
The power / signal transmission device shown in FIG. 8 has substantially the same configuration as the power / signal transmission device shown in FIG. 1, but differs in the configuration of the light emission control circuit 115 and the signal separation circuit 116.
[0068]
That is, the light emission control circuit 115 has one input to which the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105 is input, the other input connected to the resistor 115b, the collector connected to the + Vcc power supply, and the base connected to the operational amplifier 115a. , An oscillator circuit 115d, a collector connected to the emitter of the transistor 115c, a base connected to the output of the oscillator circuit 115d, and a transistor 115e having an emitter connected to the light emitting unit 108i. Have been. The light emitting unit 108i is connected between the emitter of the transistor 115e and the other input of the operational amplifier 115a.
[0069]
The signal separating circuit 116 has an input side connected to the light receiving unit 108c, an output side connected to the communication control circuit 109, a first band-pass filter (BPF) 116d for passing only the communication pulse signal, and an input side connected to the light receiving unit 108c. A second band pass filter (BPF) 116e connected to the pulse width modulation circuit 111 and connected to the pulse width modulation circuit 111 to pass only the feedback signal.
[0070]
Next, an operation of the power / signal transmission device according to the second embodiment having the above-described configuration will be described. Note that, here, the operation of a portion different from that of the first embodiment will be mainly described, and the description of the operation of the same portion as the first embodiment will be omitted.
[0071]
The oscillation circuit 115d of the light emission control circuit 115 outputs an oscillation pulse signal having a frequency higher than the frequency of the communication pulse signal of the light emitting unit 108f, and controls the base of the transistor 115e. Accordingly, the current flowing through the collector and the emitter of the transistor 115e changes according to the oscillation pulse signal of the oscillation circuit 115d, and accordingly, the amount of current flowing through the light emitting unit 108i changes, and the light emission intensity of the light emitting unit 108i changes. I do. Further, the light emitting unit 108i changes according to the change of the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105. Therefore, as shown in FIG. 9, the light emitting unit 108i has a high frequency of the oscillation pulse signal and the output voltage monitoring. An emission pulse signal whose amplitude changes in accordance with a change in the output voltage of the circuit 105 is emitted as a feedback signal.
[0072]
The light receiving unit 108c receives a composite waveform (see FIG. 9) of a light emitting pulse from the light emitting unit 108f based on the communication pulse signal and a feedback signal emitted from the light emitting unit 108i. The signal of the combined waveform received by the light receiving unit 108c is separated into the original communication pulse signal and the feedback signal by the signal separation circuit 116.
[0073]
That is, the communication pulse signal in the composite waveform signal is separated by the first BPF 116d and supplied to the communication control circuit 109, and the communication control circuit 109 operates the corresponding control device 118 based on the communication pulse signal. be able to.
[0074]
Further, the feedback signal in the synthesized waveform signal is separated by the second BPF 116e and input to the pulse width modulation circuit 111. The pulse width modulation circuit 111 stabilizes the output voltage of the power receiving circuit 104 by performing PWM (pulse width modulation) control on the ON period of the switching element of the power supply circuit 102 by modulating the pulse width by the input feedback signal. .
[0075]
As described above, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by the output transformer 103, signal transmission is performed using optical communication by the optical communication circuit 108, and power transmission is stabilized using optical communication. Therefore, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light receiving section of the existing communication device can be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, it is possible to expect a simple and cost reduction.
[0076]
Next, FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the power / signal transmission device according to the present invention. Note that the same components as those in the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals and described.
[0077]
The power / signal transmission device shown in FIG. 10 has almost the same configuration as the power / signal transmission device shown in FIG. 8 except that the configuration of the light emission control circuit 115 is different, and the power / signal transmission device shown in FIG. The difference is that a frequency / voltage (F / V) conversion circuit 119 is inserted between the pulse width modulation circuits 111.
[0078]
The light emission control circuit 115 receives the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105, outputs an oscillation pulse signal frequency-modulated according to the output voltage, outputs an oscillation frequency control circuit 115f, a collector connected to the + Vcc power supply, and a base connected to the oscillation frequency. A transistor 115g connected to the output of the control circuit 115f, one input connected to a connection point of the resistors 115i and 115j connected in series to the + Vcc power supply, and an operational amplifier 115h connected to the other input to the resistor 115k. , The collector is connected to the emitter of the transistor 115g, the base is connected to the output of the operational amplifier 115h, and the emitter is connected to the light emitting unit 108i. The light emitting unit 108i is connected between the emitter of the transistor 115l and the other input of the operational amplifier 115h.
[0079]
Next, the operation of the power / signal transmission device according to the third embodiment having the above configuration will be described. Note that, here, the operation of a portion different from the above-described first and second embodiments will be mainly described, and the description of the operation of the same portion as the first embodiment will be omitted.
[0080]
The oscillation frequency control circuit 115f of the light emission control circuit 115 generates an oscillation pulse signal having a frequency higher than the frequency of the communication pulse signal of the light emitting unit 108f, and the frequency is modulated according to a change in the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105. An oscillation pulse signal is output to control the base of the transistor 115g. Accordingly, the current flowing through the collector and the emitter of the transistor 115g changes according to the oscillation pulse signal of the oscillation frequency control circuit 115f, and accordingly, the amount of current flowing through the light emitting unit 108i also changes, and the light emission intensity of the light emitting unit 108i Changes. As a result, as shown in FIG. 11, a light emitting pulse signal having a higher frequency than the communication pulse signal and having a frequency that changes in accordance with a change in the output voltage of the output monitoring circuit 105 is output from the light emitting unit 108i as a feedback signal. Is done.
[0081]
The light receiving unit 108c receives a composite waveform (see FIG. 11) of a light emitting pulse from the light emitting unit 108f based on the communication pulse signal and a feedback signal emitted from the light emitting unit 108i. The signal of the combined waveform received by the light receiving unit 108c is separated into the original communication pulse signal and the feedback signal by the signal separation circuit 116.
[0082]
That is, the communication pulse signal in the composite waveform signal is separated by the first BPF 116d and supplied to the communication control circuit 109, and the communication control circuit 109 operates the corresponding control device 118 based on the communication pulse signal. be able to.
[0083]
The feedback signal in the composite waveform signal is separated by the second BPF 116e, and then converted by the F / V conversion circuit 119 into a voltage signal that changes according to a change in the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105. , Are input to the pulse width modulation circuit 111. The pulse width modulation circuit 111 modulates the pulse width by the voltage signal converted by the F / V conversion circuit 119 and performs PWM (pulse width modulation) control of the ON period of the switching element of the power supply circuit 102 to thereby control the power reception circuit 104. Stabilizes the output voltage.
[0084]
As described above, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by the output transformer 103, signal transmission is performed using optical communication by the optical communication circuit 108, and power transmission is stabilized using optical communication. Therefore, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light receiving section of the existing communication device can be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, it is possible to expect a simple and cost reduction.
[0085]
Next, FIG. 12 is a block diagram showing a fourth embodiment of the power / signal transmission apparatus according to the present invention. The same components as those of the first, second, and third embodiments shown in FIGS. 1, 8, and 10 are denoted by the same reference numerals and described.
[0086]
The power / signal transmission device shown in FIG. 12 has substantially the same configuration as the above-described first, second, and third embodiments, but includes a communication control circuit 107, an optical communication circuit 108, a light emission control circuit 115, The configuration of the signal separation circuit 116 is different.
[0087]
That is, the communication control circuit 107 includes the communication pulse control unit 107a for transmitting the communication pulse signal to the first unit. The optical communication circuit 108 does not include the light emitting unit 108i. The light emission control circuit 115 includes a transistor 115m having a collector connected to the + Vcc power supply and a base connected to the communication pulse control unit 107a, an output voltage of the output voltage monitoring circuit 105 input to one input, and a resistor connected to the other input. It comprises an operational amplifier 115a to which 115b is connected, and a transistor 115c whose collector is connected to the emitter of the transistor 115m, whose base is connected to the output of the operational amplifier 115a, and whose emitter is connected to the light emitting section 108f. The light emitting unit 108f is connected between the emitter of the transistor 115c and the other input of the operational amplifier 115a.
[0088]
The signal separation circuit 116 includes an amplification circuit 116f connected to the light receiving unit 108c, a comparison circuit 116g connected between the output of the amplification circuit 116f and the communication control circuit 109, and an analog switch connected to the output of the amplification circuit 116f. 116h, a multivibrator 116i connected to the output of the amplifying circuit 116f, and a sampling and holding circuit 116j to which the output of the analog switch 116h and the multivibrator 116i is input and which supplies a sampling output to the pulse width modulation circuit 111. I have.
[0089]
Next, an operation of the power / signal transmission device according to the fourth embodiment having the above configuration will be described. Note that, here, operations of portions different from the above-described first, second, and third embodiments will be mainly described, and descriptions of operations of the same portions will be omitted.
[0090]
In the power / signal transmission device according to the fourth embodiment, two sets of light emitting units and light receiving units (that is, light emitting units 108b and 108g and light emitting units 108f and 108c) of the optical communication circuit 108 transmit signals. Two-way communication is performed, and one set of the light-emitting unit and the light-receiving unit (that is, the light-emitting unit 108f and the light-receiving unit 108c) is also used to transmit a feedback signal for controlling power transmission. And
[0091]
That is, the switch ON signal from the switch circuit 113 is transmitted to the communication control circuit 107 via the communication control circuit 109, the light emitting unit 108b of the optical communication circuit 108, the light guide P3 (not shown in FIG. 1), and the light receiving unit 108g. The communication control circuit 107 controls to turn on the indicator 114 based on the received switch ON signal.
[0092]
On the other hand, the switch ON signal from the switch circuit 117 is supplied from the communication pulse control section 107a of the communication control circuit 107 to the base of the transistor 115m as a communication pulse signal as shown in FIG. The output voltage of the output voltage monitoring circuit 105 shown in FIG. 13 is supplied to the base of the transistor 115c via the operational amplifier 115a. Thereby, as shown in FIG. 13, in the communication pulse signal and the feedback signal, the amplitude of the light emission pulse of the light emitting unit 108f emitting light according to the communication pulse is amplitude-modulated by the output voltage of the output voltage monitoring circuit 105. An optical signal having such a composite waveform is emitted from the light emitting unit 108f. Naturally, this amplitude modulation is performed at a level that does not impair the function as a communication pulse signal.
[0093]
The light receiving unit 108c receives a composite waveform of the communication pulse signal and the feedback signal emitted from the light emitting unit 108f via the light guide P3. The composite waveform signal received by the light receiving section 108c is separated by the signal separation circuit 116 into the original communication pulse signal and the feedback signal.
[0094]
That is, the composite waveform signal from the light receiving unit 108c is amplified by the amplifier circuit 116f and compared with a predetermined reference level by the comparison circuit 116g, whereby the communication pulse portion is separated and supplied to the communication control circuit 109. The above-mentioned predetermined reference level is set so as to be lower than the lowest amplitude of the amplitude modulation portion of the composite waveform. The communication control circuit 109 can operate the corresponding control device 118 based on the separated communication pulse signal.
[0095]
The composite waveform signal amplified by the amplifier circuit 116f is input to the analog switch 116h and the multivibrator 116i. The multivibrator 116i inputs an output signal which rises and falls in synchronization with the rise and fall of the communication pulse signal in the composite waveform signal to the analog switch 116h as a control signal, whereby the analog switch 116h To turn on at a timing synchronized with the above, and passes the synthesized waveform signal to the sampling and holding circuit 116j. The sampling and holding circuit 116j samples and holds the synthesized waveform signal at the output timing of the multivibrator 116i, shapes the waveform as a feedback signal, and supplies the feedback signal to the pulse width modulation circuit 111. The pulse width modulation circuit 111 stabilizes the output voltage of the power receiving circuit 104 by performing PWM (pulse width modulation) control on the ON period of the switching element of the power supply circuit 102 by modulating the pulse width by the input feedback signal. .
[0096]
As described above, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by the output transformer 103, signal transmission is performed using optical communication by the optical communication circuit 108, and power transmission is stabilized using optical communication. Therefore, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light-emitting part and light-receiving part of the existing communication device can also be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, the feedback signal can be easily transmitted to the power supply circuit side without newly adding light-emitting elements and light-receiving elements. And cost reduction can be expected.
[0097]
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible.
[0098]
For example, in each of the above-described embodiments, the optical communication circuit 108 includes, in addition to the light emitting unit 108i, two sets of light emitting units and a light receiving unit (ie, the light emitting unit 108b and the light receiving unit) in order to perform bidirectional signal communication. 108g and a light-emitting unit 108f and a light-receiving unit 108c) are provided. Instead, the light-emitting unit 108b and the light-receiving unit 108g are deleted, and a configuration including only one set of the light-emitting unit 108f and the light-receiving unit 108c is provided. Is also good. In this case, the communication device in this case also has a configuration in which the switch circuit 113 and the indicator 114 are also omitted, and only transmission of a communication pulse signal and a feedback signal from the second unit to the first unit is possible.
[0099]
In the above-described fourth embodiment, the signal separating circuit 116 may be configured to separate the feedback signal from the analog switch 116h, the multivibrator 116i, and the sampling and holding circuit 116j. The sampling timing is adjusted to the communication pulse signal in the synthesized waveform signal, the synthesized waveform signal is A / D (analog / digital) converted and input, and the change in amplitude is output from the microcomputer as a feedback signal, and the pulse width is output. It can also be configured to supply to the modulation circuit 111.
[0100]
Further, in the above-described embodiment, a case where the present invention is applied to transmit electric power and a signal in a non-contact manner between a vehicle body (body) as a first unit and a steering as a second unit. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the whole of a vehicle such as transmission of non-contact power and a signal between a vehicle body and a sliding door. It is also applicable to power / signal transmission.
[0101]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by an output transformer, signal transmission is performed using optical communication by an optical communication circuit, and power transmission is further performed using optical communication. Since the feedback signal is transmitted for stabilizing the power supply, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise can be reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light receiving section of the existing communication device can be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, it is possible to expect a simple and cost reduction.
[0102]
According to the second aspect of the present invention, the communication pulse signal and the feedback signal are hardly affected by electromagnetic noise, and a stable operation can be performed.
[0103]
According to the third aspect of the present invention, the output voltage of the output voltage monitoring circuit is transmitted as a feedback signal as an optical signal, thereby suppressing generation of electromagnetic noise and stabilizing from the second unit to the first unit. And stable operation is possible.
[0104]
According to the invention described in claim 4, the communication pulse signal and the feedback signal can be transmitted from the second unit side to the first unit side and separated by using one light receiving unit.
[0105]
According to the fifth aspect of the present invention, the light emission control circuit varies the light emission intensity of the second light emitting unit in accordance with the change in the feedback signal, and the signal separation circuit converts the communication pulse from the light reception output of the first light receiving unit. The signal and the feedback signal can be reliably separated.
[0106]
According to the sixth aspect of the present invention, the light emission control circuit varies the light emission intensity of the second light emitting unit in accordance with the change in the feedback signal, and the signal separation circuit converts the communication pulse from the light reception output of the first light receiving unit. The signal and the feedback signal can be reliably separated.
[0107]
According to the seventh aspect of the present invention, the light emission control circuit varies the light emission intensity of the second light emitting unit according to the change of the feedback signal, and the signal separation circuit converts the communication pulse from the light reception output of the first light receiving unit. The signal and the feedback signal can be reliably separated.
[0108]
According to the eighth aspect of the invention, it is possible to transmit electric power / signal between the vehicle body and the steering wheel in a non-contact manner.
[0109]
According to the ninth aspect, power transmission by electromagnetic induction and signal transmission by optical communication can be performed with one output transformer.
[0110]
According to the tenth aspect of the present invention, power transmission is performed using electromagnetic induction coupling by an output transformer, signal transmission is performed using optical communication by an optical communication circuit, and power transmission is further performed using optical communication. Since the feedback signal is transmitted for stabilizing the power supply, the generation of electromagnetic noise can be reduced, the influence of the noise is reduced, and stable power transmission can be performed. In addition, since the light-emitting part and light-receiving part of the existing communication device can also be used for transmitting the communication pulse signal and the feedback signal, the feedback signal can be easily transmitted to the power supply circuit side without newly adding light-emitting elements and light-receiving elements. And cost reduction can be expected.
[0111]
According to the eleventh aspect of the present invention, the communication pulse signal and the feedback signal are hardly affected by electromagnetic noise, and a stable operation can be performed.
[0112]
According to the twelfth aspect of the present invention, the light emission control circuit varies the light emission intensity of the first light emitting portion in accordance with the change in the communication pulse signal and the feedback signal, and the signal separation circuit receives light from the first light receiving portion. The communication pulse signal and the feedback signal can be reliably separated from the output.
[0113]
According to the thirteenth aspect, transmission of electric power / signal between the vehicle body and the steering can be performed in a non-contact manner.
[0114]
According to the fourteenth aspect, power transmission by electromagnetic induction and signal transmission by optical communication can be performed with one output transformer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a power / signal transmission device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structural example of an output transformer in the power / signal transmission device of FIG. 1, and is a diagram illustrating a state where the transformer is mounted on a connecting portion between a steering and a column on a vehicle body side. .
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structural example of an output transformer.
FIG. 4 is a perspective view showing a detailed configuration of a light guide in the output transformer.
FIG. 5 is a view schematically showing a state where a light guide path constituting the light guide of FIG. 4 is expanded in a lateral direction.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical communication circuit and a part of a communication control circuit in the power / signal transmission device of FIG. 1;
FIG. 7 is a signal waveform diagram of each unit in the power / signal transmission device of FIG. 1;
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the power / signal transmission device according to the present invention.
9 is a signal waveform diagram of each part in the power / signal transmission device of FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the power / signal transmission device according to the present invention.
11 is a signal waveform diagram of each part in the power / signal transmission device of FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a fourth embodiment of the power / signal transmission device according to the present invention.
13 is a signal waveform diagram of each unit in the power / signal transmission device of FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional power transmission device.
[Explanation of symbols]
101 DC power supply
102 Power supply circuit
103 output transformer
104 Power receiving circuit
105 Output voltage monitoring circuit
107 communication control circuit (second communication control circuit)
107a Communication pulse control unit
108 Optical communication circuit (optical communication circuit)
108f light emitting unit (first light emitting unit)
108c Light receiving unit (first light receiving unit)
108i light emitting unit (second light emitting unit)
109 communication control circuit (first communication control circuit)
111 pulse width modulation circuit
112 load
115 Light emission control circuit
115a operational amplifier (first operational amplifier)
115c transistor (first transistor)
115d oscillation circuit
115e transistor (second transistor)
115f oscillation frequency control circuit
115g transistor (third transistor)
115h operational amplifier (second operational amplifier)
115l transistor (fourth transistor)
115m transistor (fifth transistor)
116 Signal separation circuit
116a capacitor (first capacitor)
116b diode
116c capacitor (second capacitor)
116d BPF (first band pass filter)
116e BPF (second band pass filter)
116f amplifier circuit
116g comparison circuit
116h Analog switch
116i multivibrator
116j Sampling hold circuit
P1 Rotating part side member
P2 Fixed part side member
P3 light guide
P3a First light guide path
P3b Second light guide path

Claims (14)

第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、
１次巻線が上記第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が上記第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、該出力トランスを介して上記第１のユニット側から上記第２のユニット側へ上記電力の伝送を行うスイッチング電源装置と、
上記第２のユニット側に配置された第１および第２の発光部と上記第１のユニット側に配置され上記第１および第２の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して上記信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、
上記通信装置は、上記スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号を、上記光通信回路の上記第２の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されている
ことを特徴とする電力・信号伝送装置。A power / signal transmission device for transmitting power and a signal between a first unit and a second unit,
A primary winding is disposed on the first unit side, and a secondary winding includes an output transformer disposed on the second unit side. A switching power supply for transmitting the power to the unit side of the second power supply;
First and second light emitting units arranged on the second unit side, and first light receiving units arranged on the first unit side and receiving optical signals from the first and second light emitting units; A communication device that transmits a communication pulse signal as the signal via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit,
The communication device transmits a feedback signal for stabilizing an output voltage on the secondary side in the switching power supply device to the primary side via the second light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. A power / signal transmission device, which is configured to transmit the power / signal. 前記通信装置は、前記第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、前記第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、
上記第１の通信制御回路と上記第２の通信制御回路は、前記光通信回路を介して、前記信号としての通信パルス信号と、前記フィードバック信号との伝送を行う
ことを特徴とする請求項１記載の電力・信号伝送装置。The communication device further includes a first communication control circuit disposed on the first unit side, and a second communication control circuit disposed on the second unit side,
2. The communication control circuit according to claim 1, wherein the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit a communication pulse signal as the signal and the feedback signal via the optical communication circuit. A power / signal transmission device according to claim 1. 前記スイッチング電源装置は、前記第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含み、
前記通信装置は、上記出力電圧監視回路の出力電圧を前記フィードバック信号として上記光通信回路の上記第２の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電力・信号伝送装置。The switching power supply device further includes an output voltage monitoring circuit arranged on the second unit side and monitoring an output voltage on a secondary side,
The communication device is configured to transmit the output voltage of the output voltage monitoring circuit as the feedback signal to the primary side via the second light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit. 3. The power / signal transmission device according to claim 1, wherein 前記通信装置は、上記出力電圧監視回路の出力電圧が前記フィードバック信号として供給され、該出力電圧の変化に応じて前記第２の発光部の発光強度を可変する発光制御回路をさらに含み、
前記通信装置は、前記第１の受光部の受光出力が供給され、上記受光出力から前記通信パルス信号と前記フィードバック信号を分離する信号分離回路をさらに含む
ことを特徴とする請求項３記載の電力・信号伝送装置。The communication device further includes a light emission control circuit that is supplied with an output voltage of the output voltage monitoring circuit as the feedback signal, and that changes a light emission intensity of the second light emitting unit according to a change in the output voltage.
The power supply according to claim 3, wherein the communication device further includes a signal separation circuit to which a light receiving output of the first light receiving unit is supplied and that separates the communication pulse signal and the feedback signal from the light receiving output. -Signal transmission device. 前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と前記第２の発光部の間に接続され、上記第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタとを含み、
前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続された第１のコンデンサと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続されたダイオードと、該ダイオードと前記スイッチング電源装置の１次側の接続点と接地間に接続された第２のコンデンサとを含む
ことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置。The light emission control circuit is connected between a first operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied and a DC power supply and the second light emitting unit, and is supplied with an output of the first operational amplifier. A first transistor;
The signal separation circuit is connected to a first capacitor connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and is connected between the first light receiving unit and a primary side of the switching power supply device. 5. The power / signal transmission device according to claim 4, further comprising: a diode connected to said diode; and a second capacitor connected between a connection point of said diode and a primary side of said switching power supply device and ground. 前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプと、直流電源と前記第２の発光部の間に接続され、上記第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタと、発振回路と、上記第１のトランジスタと前記第２の発光部の間に接続され、上記発振回路の出力が供給される第２のトランジスタとを含み、
前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続され、前記通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続され、前記フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含む
ことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置。The light emission control circuit is connected between a first operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied and a DC power supply and the second light emitting unit, and is supplied with an output of the first operational amplifier. A first transistor, an oscillation circuit, and a second transistor connected between the first transistor and the second light emitting unit and supplied with an output of the oscillation circuit.
The signal separation circuit is connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and is configured to pass a communication pulse signal, a first bandpass filter, the first light receiving unit, and the switching power supply. The power / signal transmission device according to claim 4, further comprising a second bandpass filter connected between the primary sides of the device and passing the feedback signal. 前記発光制御回路は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給され、該出力電圧の変化に応じて周波数が変化する発振出力信号を出力する発振周波数制御回路と、直流電源と前記第１の受光部間に接続され、該発振周波数制御回路の発振出力信号が供給される第３のトランジスタと、第２のオペアンプと、上記第３のトランジスタと前記第１の受光部間に接続され、上記第２のオペアンプの出力が供給される第４のトランジスタとを含み、
前記信号分離回路は、前記第１の受光部と前記第１の通信制御回路間に接続され、前記通信パルス信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記第１の受光部と前記スイッチング電源装置の１次側間に接続され、前記フィードバック信号を通過させる第２のバンドパスフィルタとを含む
ことを特徴とする請求項４記載の電力・信号伝送装置。An emission frequency control circuit that receives an output voltage of the output voltage monitoring circuit and outputs an oscillation output signal whose frequency changes in accordance with a change in the output voltage; a DC power supply; A third transistor connected between the first and second transistors, to which an oscillation output signal of the oscillation frequency control circuit is supplied, a second operational amplifier, and a third transistor connected between the third transistor and the first light receiving unit; A fourth transistor to which the output of the two operational amplifiers is supplied;
The signal separation circuit is connected between the first light receiving unit and the first communication control circuit, and is configured to pass a communication pulse signal, a first bandpass filter, the first light receiving unit, and the switching power supply. The power / signal transmission device according to claim 4, further comprising a second bandpass filter connected between the primary sides of the device and passing the feedback signal. 前記第１のユニットは車両の車体であり、前記第２のユニットはステアリングである
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力・信号伝送装置。The power / signal transmission device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first unit is a body of a vehicle, and the second unit is a steering. 前記出力トランスは、前記車体側に配置される固定部側部材と、前記ステアリング側に配置され、上記固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、前記１次巻線が上記固定部側部材に設けられかつ前記２次巻線が上記回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、
前記導光体は、前記固定部側部材に設けられた第１の導光路と、前記回転部側部材に設けられ、上記第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、
前記光通信回路の前記第１および第２の発光部と前記第１の受光部は、上記第１および第２の導光路を介して光通信する
ことを特徴とする請求項８記載の電力・信号伝送装置。The output transformer, a fixed part side member disposed on the vehicle body side, a rotating part side member disposed on the steering side and rotatably connected to the fixed part side member via a predetermined air gap, A rotary type wherein the primary winding is provided on the fixed part side member and the secondary winding is provided on the rotating part side member. Consists of a transformer,
The light guide is a first light guide provided on the fixed part side member, and a second light guide provided on the rotating part side member and arranged to face the first light guide. Including
9. The power supply according to claim 8, wherein the first and second light emitting units and the first light receiving unit of the optical communication circuit perform optical communication via the first and second light guide paths. Signal transmission device. 第１のユニットと第２のユニット間で電力および信号を伝送する電力・信号伝送装置であって、
１次巻線が上記第１のユニット側に配置されかつ２次巻線が上記第２のユニット側に配置された出力トランスを含み、該出力トランスを介して上記第１のユニット側から上記第２のユニット側へ上記電力の伝送を行うスイッチング電源装置であって、上記第２のユニット側に配置され、２次側の出力電圧を監視する出力電圧監視回路をさらに含むスイッチング電源装置と、
上記第２のユニット側に配置された第１の発光部と上記第１のユニット側に配置され上記第１の発光部からの光信号を受光する第１の受光部とを有する光通信回路を備え、上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して上記信号としての通信パルス信号の伝送を行う通信装置とを含み、
上記通信装置は、上記スイッチング電源装置において２次側の出力電圧を安定化するためのフィードバック信号として上記出力電圧監視回路の出力電圧を上記光通信回路の上記第１の発光部および上記第１の受光部を介して１次側に伝送するように構成されている
ことを特徴とする電力・信号伝送装置。A power / signal transmission device for transmitting power and a signal between a first unit and a second unit,
A primary winding is disposed on the first unit side, and a secondary winding includes an output transformer disposed on the second unit side. A switching power supply device for transmitting the power to the second unit side, the switching power supply device further disposed on the second unit side and further including an output voltage monitoring circuit for monitoring an output voltage on a secondary side;
An optical communication circuit having a first light emitting unit arranged on the second unit side and a first light receiving unit arranged on the first unit side and receiving an optical signal from the first light emitting unit is provided. A communication device that transmits a communication pulse signal as the signal via the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit,
The communication device includes an output voltage of the output voltage monitoring circuit as a feedback signal for stabilizing an output voltage on the secondary side in the switching power supply device, the first light emitting unit of the optical communication circuit and the first light emitting unit. A power / signal transmission device configured to transmit light to a primary side via a light receiving unit. 前記通信装置は、前記第１のユニット側に配置された第１の通信制御回路と、前記第２のユニット側に配置された第２の通信制御回路をさらに含み、
上記第１の通信制御回路と上記第２の通信制御回路は、前記光通信回路を介して、前記信号としての通信パルス信号と、前記フィードバック信号の伝送を行う
ことを特徴とする請求項１０記載の電力・信号伝送装置。The communication device further includes a first communication control circuit disposed on the first unit side, and a second communication control circuit disposed on the second unit side,
11. The communication control circuit according to claim 10, wherein the first communication control circuit and the second communication control circuit transmit the communication pulse signal as the signal and the feedback signal via the optical communication circuit. Power and signal transmission equipment. 前記第２の通信制御回路は、通信パルス信号を出力する通信パルス制御部を含み、
前記通信装置は、前記出力電圧監視回路の出力電圧が供給される第１のオペアンプ、直流電源と前記第１の受光部間に接続され、上記第１のオペアンプの出力が供給される第１のトランジスタ、および上記直流電源と前記第１のトランジスタ間に接続され、上記通信パルス制御部からの上記通信パルス信号で制御される第５のトランジスタを含み、前記第１の発光部の発光強度を可変する発光制御回路と、前記第１の受光部の出力を増幅する増幅回路、該増幅回路と前記第１の通信制御回路間に接続され、該増幅回路の出力を所定の基準レベルと比較し、前記第１の受光部の出力中に含まれる前記通信パルス信号を分離する比較回路、該増幅回路の出力が供給されるマルチバイブレータ、該増幅回路の出力が供給され、該マルチバイブレータの出力で制御されるアナログスイッチ、および該アナログスイッチの出力が供給され、該マルチバイブレータの出力のタイミングでサンプリングしホールドして、前記第１の受光部の出力中に含まれる前記フィードバック信号を分離して前記スイッチング電源装置の１次側に伝送するサンプリングホールド回路を含む信号分離回路とをさらに含む
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の電力・信号伝送装置。The second communication control circuit includes a communication pulse control unit that outputs a communication pulse signal,
A first operational amplifier to which an output voltage of the output voltage monitoring circuit is supplied, a first operational amplifier connected between a DC power supply and the first light receiving unit, and a first operational amplifier to which an output of the first operational amplifier is supplied. A transistor, and a fifth transistor connected between the DC power supply and the first transistor, the fifth transistor being controlled by the communication pulse signal from the communication pulse control unit, wherein a light emission intensity of the first light emitting unit is variable. A light emission control circuit, an amplifier circuit for amplifying the output of the first light receiving unit, connected between the amplifier circuit and the first communication control circuit, and comparing the output of the amplifier circuit with a predetermined reference level; A comparing circuit that separates the communication pulse signal included in the output of the first light receiving unit, a multivibrator to which an output of the amplifying circuit is supplied, and a multivibrator to which an output of the amplifying circuit is supplied An analog switch controlled by an output, and an output of the analog switch are supplied, sampled and held at the timing of the output of the multivibrator, and separated the feedback signal included in the output of the first light receiving unit. 12. The power / signal transmission device according to claim 10, further comprising a signal separation circuit including a sampling and holding circuit for transmitting the signal to a primary side of the switching power supply device. 前記第１のユニットは車両の車体であり、前記第２のユニットはステアリングである
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の電力・信号伝送装置。The power / signal transmission device according to any one of claims 10 to 12, wherein the first unit is a vehicle body of the vehicle, and the second unit is a steering. 前記出力トランスは、前記車体側に配置される固定部側部材と、前記ステアリング側に配置され、上記固定部側部材と所定のエアギャップを介して回転可能に連結される回転部側部材と、これらの部材に配置された導光体とから構成されると共に、前記１次巻線が上記固定部側部材に設けられかつ前記２次巻線が上記回転部側部材に設けられた、回転型トランスからなり、
前記導光体は、前記固定部側部材に設けられた第１の導光路と、前記回転部側部材に設けられ、上記第１の導光路と互いに向き合うように配置された第２の導光路を含み、
前記光通信回路の前記第１の発光部および前記第１の受光部は、上記第１および第２の導光路を介して光通信する
ことを特徴とする請求項１３記載の電力・信号伝送装置。The output transformer, a fixed part side member disposed on the vehicle body side, a rotating part side member disposed on the steering side and rotatably connected to the fixed part side member via a predetermined air gap, A rotary type wherein the primary winding is provided on the fixed part side member and the secondary winding is provided on the rotating part side member. Consists of a transformer,
The light guide is a first light guide provided on the fixed part side member, and a second light guide provided on the rotating part side member and arranged to face the first light guide. Including
14. The power / signal transmission device according to claim 13, wherein the first light emitting unit and the first light receiving unit of the optical communication circuit perform optical communication via the first and second light guide paths. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082468A (en) * 2009-11-30 2011-06-01 仁宝电脑工业股份有限公司 Wireless power supply device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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