JP2010148210A - 非接触給電回路及び誘導式電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、非接触給電回路及び誘導式電源回路に関し、送電側から受電側への送電が不安定である場合にも、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることにある。
【解決手段】磁気結合した一次側コイル１６と二次側コイルとの間の電磁誘導により一次側から二次側に伝達された電力を無線センサ回路２８に供給する誘導式電源回路１０において、無線センサ回路２８に対して電力を供給する電力モードとして、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合が十分である場合に高電力消費デバイス４６，４８を含む各デバイス４２〜４８への電力供給を許容する大電力モードに設定し、一方、その磁気結合が不十分である場合に高電力消費デバイス４６，４８を除くデバイス４２，４４への電力供給を許容する小電力モードに設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電回路及び誘導式電源回路に係り、特に、例えば磁気結合し得る二つのコイル間の電磁誘導により一次側（送信側）から二次側（受電側）に伝達された電力を電気負荷に供給することが可能な非接触給電回路及び誘導式電源回路に関する。

従来、電磁誘導作用により非接触で送電側から受電側に電力が伝達される電源システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムにおいては、二次側コイルと二次側電気負荷との間に、送電側から伝達された電力を蓄えることが可能なコンデンサ、及び、電気負荷への必要供給電力に応じて切り替わる切替スイッチが設けられている。
特開平１０−２８５８３６号公報

ところで、上記した電源システムが組み込まれる対象によっては、一次側コイルと二次側コイルとのコイルサイズや両コイル間の距離が大きく変動して、一次側から二次側への電力伝達が十分に行われないことがあり、電気負荷への電力供給が適切に行われない事態が生じ得る。また、二次側の消費電力の大きい渦電流式センサが起動され或いは無線モジュールへのアクセスが行われた場合には、電圧低下が生じて回路動作が不安定になり、ＣＰＵがリセットする事態が生じ得る。

しかしながら、上記した特許文献１記載のシステムでは、コイル間の距離変動等や電圧低下等が生ずることは想定されておらず、その結果として、電気負荷の正常動作が阻害されることが起こり得る。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることが可能な非接触給電回路及び誘導式電源回路を提供することを目的とする。

上記の目的は、無配線で送電された電力を電気負荷に供給する非接触給電回路であって、電気負荷に対して電力を供給する電力モードとして、送電側から受電側への送電が安定している場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードに設定し、一方、前記送電が不安定である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードに設定するモード設定手段を備える非接触給電回路により達成される。

この態様の発明において、二次側の電気負荷に対して電力を供給する電力モードには、送電側から受電側への送電が安定している場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードと、その送電が不安定である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードと、がある。かかる構成においては、送電側から受電側への送電が安定していれば各デバイスへ電力供給が行われ、その送電が不安定であれば高電力消費デバイスへの電力供給が停止されてその高電力消費デバイス以外のデバイスへ電力供給が行われる。このため、送電側から受電側への送電が不安定である場合にも、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることができる。

また、上記の目的は、磁気結合したコイル間の電磁誘導により一次側から二次側に伝達された電力を電気負荷に供給する誘導式電源回路であって、電気負荷に対して電力を供給する電力モードとして、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が十分である場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードに設定し、一方、前記磁気結合が不十分である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードに設定するモード設定手段を備える誘導式電源回路により達成される。

この態様の発明において、二次側の電気負荷に対して電力を供給する電力モードには、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が十分である場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードと、その磁気結合が不十分である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードと、がある。かかる構成においては、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が十分であれば各デバイスへ電力供給が行われ、その磁気結合が不十分であれば高電力消費デバイスへの電力供給が停止されてその高電力消費デバイス以外のデバイスへ電力供給が行われる。このため、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が不十分である場合にも、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることができる。

尚、上記した誘導式電源回路において、電磁誘導により伝達された電力の全部又は一部を蓄えることが可能なコンデンサと、前記大電力モード時に電磁誘導により伝達された電力を直接に或いは前記コンデンサに蓄えられている電力を高電力消費デバイスを含むデバイスへ供給し、一方、前記小電力モード時に前記コンデンサに蓄えられている電力を高電力消費デバイスを除くデバイスへ供給する電力供給制御手段と、を備えることとしてもよい。

この態様の発明において、大電力モード時は、電磁誘導により伝達された電力が直接に又はコンデンサに蓄えられている電力が各デバイスへ供給され、一方、小電力モード時は、コンデンサに蓄えられている電力が高電力消費デバイス以外のデバイスへ供給される。このため、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が不十分である場合にも、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることができる。

また、上記した誘導式電源回路において、前記モード設定手段は、二次側コイルに供給される交流電圧を直流に変換した直流電圧及び前記コンデンサの両端に生ずる端子間電圧に基づいて前記電力モードを設定することとしてもよい。

この態様の発明において、二次側コイルに供給される交流電圧を直流に変換した直流電圧及びコンデンサの端子間電圧は共に、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合の状態が影響するものである。従って、本発明によれば、電力モードの設定を両コイルの磁気結合状態に合わせて適切に行うことができる。

また、上記した誘導式電源回路において、二次側コイルと前記コンデンサとの間に介在された、前記大電力モード時にオンされるタイミングが少なくともあり、一方、前記小電力モード時にオフされる第１切替手段を備えることとしてもよい。

この態様の発明において、大電力モード時、電磁誘導により二次側に伝達された電力を電気負荷に対して供給することができると共にコンデンサに対して供給してそのコンデンサを充電することができ、一方、小電力モード時、コンデンサに蓄えられている電力を電気負荷に対して供給することができる。

また、上記した誘導式電源回路において、前記第１切替手段は、前記大電力モード時において、二次側コイルに供給された交流電圧を変換した直流電圧が電気負荷の駆動電圧以上である場合に前記コンデンサを充電させ、一方、前記直流電圧が前記駆動電圧未満である場合に前記コンデンサを放電させるように動作されることとしてもよい。

更に、上記した誘導式電源回路において、二次側コイルと電気負荷との間に介在された、前記大電力モード時にオンされ、一方、前記小電力モード時にオフされる第２切替手段を備えることとしてもよい。

本発明によれば、送電側から受電側への送電が不安定である場合にも、できるだけ電気負荷の正常動作を持続させることができる。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施例である非接触給電回路である誘導式電源回路１０を備える無線センサシステム１２の構成図を示す。本実施例の誘導式電源回路１０は、一次側と二次側との２つのコイル間に生ずる電磁誘導により一次側（送電側）から二次側（受電側）へ非接触で電力を伝達（送電）し、その電力を所定の電気負荷に供給するための電源回路である。無線センサシステム１２は、特に誘導式電源回路１０の二次側コイルが一次側コイルに対して相対変位し得るセンサシステムであり、例えば、回転し得る車両タイヤにセンシング部が搭載されるタイヤ空気圧の状態などを検知し、所定のタイミングで外部（車体本体側の受信部など）へ検知データを送信するセンサシステムである。

本実施例において、誘導式電源回路１０は、一次側に交流電源１４及び一次側コイル１６を有していると共に、二次側に二次側コイル１８、ダイオードブリッジ回路２０、及び平滑用コンデンサ２２を有している。交流電源１４は、一次側コイル１６に交流電力を供給する。一次側コイル１６は、二次側コイル１８と磁気結合した際に、交流電源１４から供給される交流電力をその二次側コイル１８に伝達する。一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合は、所定時間（例えば、車両タイヤが一回転する時点）ごとに実施される。

二次側コイル１８は、磁気結合した一次側コイル１６から交流電力が伝達される際にその交流電圧をダイオードブリッジ回路２０に供給する。ダイオードブリッジ回路２０は、二次側コイル１８から供給される交流電圧を整流する。また、平滑用コンデンサ２２は、ダイオードブリッジ回路２０により整流される電力を平滑化して直流電圧Ｖｓｓに変換する。

平滑用コンデンサ２２の一端には、レギュレータ２４が接続されている。レギュレータ２４は、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換された直流電圧Ｖｓｓを後述の無線センサ回路の駆動に必要な駆動電圧Ｖｃｃに変換する。レギュレータ２４には、切替スイッチ２６を介して、無線センサシステム１２の無線センサ回路２８の電源入力端子３０が接続されている。レギュレータ２４により変換された駆動電圧Ｖｃｃは、切替スイッチ２６が電源入力端子３０をレギュレータ２４に導通させる状態（オン状態）にあるときに無線センサ回路２８の電源入力端子３０に入力される。無線センサ回路２８は、電源入力端子３０に入力される電圧で動作する。

平滑用コンデンサ２２には、直列接続された分圧抵抗３２，３４が並列に接続されている。分圧抵抗３２，３４は、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換された直流電圧Ｖｓｓを分圧してその分圧電圧Ｖ１を出力する。平滑用コンデンサ２２には、また、切替スイッチ３６を介してコンデンサ３８が並列に接続されている。コンデンサは、例えば短時間での充放電が可能な電気二重層型コンデンサである。コンデンサ３８は、切替スイッチ３６が導通するオン状態にあるときに、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換された直流電圧Ｖｓｓで充電される。

コンデンサ３８には、昇圧回路４０が接続されている。昇圧回路４０は、コンデンサ３８の端子間に生ずる電圧Ｖｃａｐを昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータである。昇圧回路４０の出力には、上記した切替スイッチ２６を介して、無線センサ回路２８の電源入力端子３０が接続されている。昇圧回路４０により昇圧された電圧は、切替スイッチ２６が電源入力端子３０を昇圧回路４０に導通させる状態（オフ状態）にあるときに無線センサ回路２８の電源入力端子３０に入力される。

無線センサ回路２８は、ＣＰＵ４２を有している。ＣＰＵ４２には、分圧抵抗３２，３４の出力する分圧電圧Ｖ１が入力されると共に、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐが電圧Ｖ２として入力される。ＣＰＵ４２は、入力される分圧電圧Ｖ１に基づいて、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換されている直流電圧Ｖｓｓを検出すると共に、入力される電圧Ｖ２に基づいて、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを検出し、コンデンサ３８の充電状態を検知する。

ＣＰＵ４２には、また、上記した切替スイッチ２６が接続されていると共に、切替スイッチ３６が接続されている。ＣＰＵ４２は、後述の如く、切替スイッチ２６のオン・オフを制御すると共に、切替スイッチ３６のオン・オフを制御する。切替スイッチ２６は、ＣＰＵ４２からの指令に従ってオン・オフされ、また、切替スイッチ３６は、ＣＰＵ４２からの指令に従ってオン・オフされる。以下、切替スイッチ２６を第１切替スイッチ２６と、切替スイッチ３６を第２切替スイッチ３６と、それぞれ称す。

無線センサ回路２８は、また、データを格納可能なメモリ４４、タイヤ空気圧等の検知パラメータに応じた信号を出力するセンシング部としてのセンサ回路４６、及び、外部へ検知データを無線送信する無線モジュール４８を有している。メモリ４４は、揮発性のメモリであり、無線センサ回路２８に入力される電圧が所定以上である場合にデータを格納することができる。また、センサ回路４６及び無線モジュール４８はそれぞれ、動作中において消費電力の比較的高い電気負荷デバイスである。尚、無線センサ回路２８内のＣＰＵ４２及びメモリ４４はそれぞれ、センサ回路４６及び無線モジュール４８よりも動作中において消費電力の比較的低い電気負荷デバイスである。

メモリ４４、センサ回路４６、及び無線モジュール４８は、上記したＣＰＵ４２に接続されている。ＣＰＵ４２は、センサ回路４６からの出力に基づいて検知パラメータを検知する。また、ＣＰＵ４２は、検知パラメータ等をメモリ４４に格納し、更に、メモリ４４に格納した検知パラメータ等を読み出す。更に、ＣＰＵ４２は、検知パラメータ等を無線モジュール４８から外部へ送信させる。

次に、図２乃至図６を参照して、本実施例の誘導式電源回路１０の動作について説明する。図２は、本実施例の誘導式電源回路１０の動作ステータスを表した図を示す。図３は、本実施例の誘導式電源回路１０において、直流電圧Ｖｓｓ及びコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐと電力モードの切り替えとの関係を表した図を示す。図４は、本実施例の誘導式電源回路１０においてＣＰＵ４２が、直流電圧Ｖｓｓ及びコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐに基づいて電力モードの切り替えを行うべく実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５は、本実施例の誘導式電源回路１０においてＣＰＵ４２が、大電力モード時においてコンデンサ３８を充電させるべく実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図６は、本実施例の誘導式電源回路１０においてＣＰＵ４２が、大電力モード時においてコンデンサ３８を放電させるべく実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。

本実施例の誘導式電源回路１０において、一次側から二次側に供給された交流電圧は、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により直流電圧Ｖｓｓに変換される。この直流電圧Ｖｓｓは、レギュレータ２４により無線センサ回路２８の駆動電圧Ｖｃｃに変換される。この駆動電圧Ｖｃｃは、第１切替スイッチ２６がオン状態にあるときにその第１切替スイッチ２６を介して無線センサ回路２８の電源入力端子３０に供給される。

また、上記した直流電圧Ｖｓｓは、分圧抵抗３２，３４により分圧電圧Ｖ１に分圧される。分圧電圧Ｖ１は、ＣＰＵ４２に内蔵されるＡＤコンバータにより検出される。更に、第２切替スイッチ３６がオン状態にあるとき、一次側から二次側に供給される電力は、直流電圧Ｖｓｓにてコンデンサ３８に供給される。コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐは、ＣＰＵ４２に内蔵されるＡＤコンバータにより電圧Ｖ２として検出される。

誘導式電源回路１０は、無線センサ回路２８の電気負荷（具体的には、ＣＰＵ４２、メモリ４４、センサ回路４６、及び無線モジュール４８）に対して電力を供給する電力モード（電気負荷４２〜４８の動作ステータス）として、大電力モード、小電力モード、退避モード、及びスリープモードを有している。尚、大電力モードには、コンデンサ３８への電力供給を許容してコンデンサ３８の充電を許可する充電モードと、コンデンサ３８に蓄えられている電力の放出を許容してコンデンサ３８の放電を許可する放電モードと、がある。

大電力モードは、すべての電気負荷４２〜４８への電力供給を許容して各電気負荷４２〜４８を動作させ得るモードである。小電力モードは、電気負荷４２〜４８のうち消費電力の比較的高いセンサ回路４６及び無線モジュール４８（以下、高電力消費デバイス４６，４８と称す）への電力供給を禁止しつつそれらの高電力消費デバイス４６，４８を除くＣＰＵ４２及びメモリ４４（以下、低電力消費デバイス４２，４４と称す）への電力供給を許容して、高電力消費デバイス４６，４８が動作停止されかつ低電力消費デバイス４２，４４を動作させ得るモードである。また、退避モードは、メモリ４４内の格納データを外部に退避させるべく、センサ回路４６への電力供給を禁止しつつそのセンサ回路４６を除くＣＰＵ４２、メモリ４４、及び無線モジュール４８への電力供給を許容して、センサ回路４６が動作停止されかつＣＰＵ４２、メモリ４４、及び無線モジュール４８を動作させ得るモードである。更に、スリープモードは、すべての電気負荷４２〜４８への電力供給を禁止して、各電気負荷４２〜４８が動作停止されるモードである。尚、ＣＰＵ４２は、スリープモード時でも、入力される電圧Ｖ１，Ｖ２を検知してその大きさを判定することが可能である。

ＣＰＵ４２は、常時、入力される分圧電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を検出する。ＣＰＵ４２は、その検出した分圧電圧Ｖ１に基づいて、二次側に伝達されて整流された直流電圧Ｖｓｓを検出する（ステップ１００）。また、その検出した電圧Ｖ２に基づいて、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを検出する（ステップ１０２）。

ＣＰＵ４２は、検出した直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８の駆動に必要な駆動電圧Ｖｃｃ以上であるか否かを判別する。その結果、Ｖｓｓ≧Ｖｃｃが成立する場合は、二次側に伝達された直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８を通常どおり駆動できる程度（すべてのデバイス４２〜４８を起動できる程度）に大きいと判断できるので、この判別がなされた場合は、無線センサ回路２８の電力モードを、大電力モードに設定し更にコンデンサ３８を充電する充電モードに設定する（ステップ１０４）。かかるモード設定を行うと、無線センサ回路２８内のすべてのデバイス４２〜４８の動作を許容しつつ、コンデンサ３８の充電を許容する。

ＣＰＵ４２は、大電力モードかつ充電モードを設定したときは、第１切替スイッチ２６を、電源入力端子３０をレギュレータ２４に導通させるオン状態にすると共に、第２切替スイッチ３６を、所定のデューティ比でオン・オフが繰り返されるようにＰＷＭ制御する。

第１切替スイッチ２６がオン状態にされると、直流電圧Ｖｓｓがレギュレータ２４により無線センサ回路２８の駆動電圧Ｖｃｃに降圧変換された後に、その第１切替スイッチ２６を介して無線センサ回路２８の電源入力端子３０に入力される。このため、この場合は、無線センサ回路２８は、誘導式電源回路１０のレギュレータ２４側から十分な電力供給を受けて通常どおり動作することが可能である。

また、上記した大電力モードかつ充電モード時における第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御は、二次側に伝達された直流電力の一部がコンデンサ３８の充電に用いられるように行われる。かかるＰＷＭ制御中、ＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ３８が充電可能な状態にあるか否かを判別する（ステップ１５０）。この判別は、例えば端子間電圧Ｖｃａｐ（Ｖ２）などに基づいて状態変化するコンデンサ３８の充電状態を示すフラグＦｄｒｉｖｅに基づいて行われる。その結果、フラグＦｄｒｉｖｅがコンデンサ３８の満充電状態を示すＴｒｕｅであるときは、コンデンサ３８の充電が不可能であるとして、処理を終了する。

一方、フラグＦｄｒｉｖｅがコンデンサ３８の充電余裕を示すｆａｌｓｅであるときは、コンデンサ３８が充電可能な状態にあるとして、次に、入力される電圧Ｖ２に基づいてコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを検出する（ステップ１５２）。そして、その端子間電圧Ｖｃａｐが、コンデンサ３８の定格電圧Ｖｄから過充電防止のために設定される電圧Ｖｓ１を引いた値（Ｖｄ−Ｖｓ１）以下であるか否かを判別する（ステップ１５４）。その結果、Ｖｃａｐ≦Ｖｄ−Ｖｓ１が成立しない場合は、コンデンサ３８が十分に充電されていると判断できるので、この場合は、フラグＦｄｒｉｖｅを満充電状態を示すＴｒｕｅに設定して（ステップ１５６）、その後、処理を終了する。

一方、Ｖｃａｐ≦Ｖｄ−Ｖｓ１が成立する場合は、コンデンサ３８があまり十分には充電されていないと判断し、次に、入力される電圧Ｖ１に基づいて二次側に伝達された直流電圧Ｖｓｓを検出する（ステップ１５８）。そして、その直流電圧Ｖｓｓが、無線センサ回路２８の駆動に必要な駆動電圧Ｖｃｃにレギュレータ２４での降下電圧Ｖｒｄｒｏｐを足した値（Ｖｃｃ＋Ｖｒｄｒｏｐ）以下であるか否かを判別する（ステップ１６０）。

その結果、Ｖｓｓ≦Ｖｃｃ＋Ｖｒｄｒｏｐが成立する場合は、一次側から二次側に伝達された電力に、無線センサ回路２８を駆動させる電力以外、コンデンサ３８を充電させるだけの余裕がないと判断できるので、この場合は、第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御におけるデューティ比Ｄを０％に設定する（ステップ１６２）。かかる設定がなされると、第２切替スイッチ３６へのＰＷＭ出力がなされて（ステップ１６４）、第２切替スイッチ３６がオフ状態にされるので、二次側の電力は無線センサ回路２８に供給される一方、コンデンサ３８への供給が行われず、コンデンサ３８の充電が停止されることとなる。

一方、Ｖｓｓ≦Ｖｃｃ＋Ｖｒｄｒｏｐが成立しない場合は、一次側から二次側に伝達された電力に、無線センサ回路２８を駆動させる電力以外に、コンデンサ３８を充電させるだけの余裕があると判断できるので、この場合は、第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御におけるデューティ比Ｄを次式（１）の如く設定する（ステップ１６６）。

但し、Ｄｍａｘは、第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御において取り得るデューティ比Ｄの最大値であり、また、Ｖｍａｘは、平滑用コンデンサ２２の出力できる直流電圧Ｖｓｓの最大値である。

かかるデューティ比の設定がなされると、第２切替スイッチ３６へのＰＷＭ出力がなされて（ステップ１６４）、第２切替スイッチ３６が定められたデューティ比Ｄでオン・オフを繰り返すので、二次側の電力は無線センサ回路２８に供給されると共に、コンデンサ３８へ供給されて、コンデンサ３８が充電されることとなる。

このように、二次側の直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合は、一次側から二次側に伝達された電力が、無線センサ回路２８に供給されると共に、その電力に余裕があるときには更にコンデンサ３８に供給される。従って、大電力モードかつ充電モード時には、一次側から二次側に伝達された電力を直接に無線センサ回路２８に供給することで、無線センサ回路２８を通常どおり動作させることが可能であると共に、一次側から二次側に伝達された電力に余裕があるときはコンデンサ３８に供給することで、そのコンデンサ３８を充電することが可能である。尚、このコンデンサ３８の充電は満充電状態に達する時（Ｖｃａｐ＞Ｖｄ−Ｖｓ１が成立する時）まで継続される。

また、ＣＰＵ４２は、Ｖｓｓ＜Ｖｃｃが成立する場合は、二次側に伝達された直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８を通常どおり駆動できる程度（すべてのデバイス４２〜４８を起動できる程度）には大きくないと判断できるので、この判別がなされた場合は、次に、検出したコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１以上であるか否かを判別する。尚、第１閾値Ｖａｌｔ１は、上記した（Ｖｄ−Ｖｓ１）よりも小さい値であって、無線センサ回路２８を通常どおり十分に動作させることが可能な程度にコンデンサ３８が充電されていると判断できる最小の端子間電圧である。

その結果、Ｖｃａｐ≧Ｖａｌｔ１が成立する場合は、コンデンサ３８が無線センサ回路２８を通常どおり十分に動作させることが可能な程度に充電されていると判断できるので、この判別がなされた場合は、無線センサ回路２８の電力モードを、大電力モードに維持しつつコンデンサ３８を放電させる放電モードに設定する（ステップ１０６）。かかるモード設定を行うと、無線センサ回路２８内のすべてのデバイス４２〜４８の動作を許容しつつ、コンデンサ３８の放電を許容する。

ＣＰＵ４２は、大電力モードかつ放電モードを設定したときは、第１切替スイッチ２６を、電源入力端子３０を昇圧回路４０に導通させるオフ状態にすると共に、第２切替スイッチ３６をオン・オフの何れかに制御する。

第１切替スイッチ２６がオフ状態にされると、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを昇圧回路４０により昇圧した昇圧電圧が、その第１切替スイッチ２６を介して無線センサ回路２８の電源入力端子３０に入力される。このため、この場合は、無線センサ回路２８は、誘導式電源回路１０のコンデンサ３８から十分な電力供給を受けて通常どおり動作することが可能である。

尚、上記した第２切替スイッチ３６のオン・オフ制御は、直流電圧Ｖｓｓとコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐとの大きさを比較した結果に基づいて行われる（ステップ１７０）。具体的には、ＣＰＵ４２は、Ｖｓｓ≧Ｖｃａｐが成立すると判別した場合は、第２切替スイッチ３６をコンデンサ３８の充電が行われるようにオン状態にし（ステップ１７２）、一方、Ｖｓｓ＜Ｖｃａｐが成立すると判別した場合は、第２切替スイッチ３６をコンデンサ３８の充電が停止されるようにオフ状態にする（ステップ１７４）。このため、この場合は、電圧ＶｓｓとＶｃａｐとの関係に応じてコンデンサ３８の充電が行われる。

このように、二次側の直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満である場合は、コンデンサ３８に蓄えられている電力が無線センサ回路２８の各デバイスに供給可能であると共に、その直流電圧Ｖｓｓがコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐ以上であるときには更に、二次側に伝達された電力がコンデンサ３８に供給可能である。従って、大電力モードかつ放電モード時には、コンデンサ３８に蓄えられている電力を無線センサ回路２８に供給することで、無線センサ回路２８を通常どおり動作させることが可能であると共に、直流電圧Ｖｓｓがコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐ以上であるときはコンデンサ３８を充電することが可能である。

また、ＣＰＵ４２は、Ｖｃａｐ＜Ｖａｌｔ１が成立する場合は、コンデンサ３８が無線センサ回路２８内のすべてのデバイスを通常どおり十分に動作させることが可能な程度までは充電されていないと判断できるので、この判別がなされた場合は、次に、その検出したコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第２閾値Ｖａｌｔ２以上であるか否かを判別する。尚、第２閾値Ｖａｌｔ２は、上記した第１閾値Ｖａｌｔ１よりも小さい値であって、無線センサ回路２８内のデバイスのうち消費電力の比較的大きい高電力消費デバイス４６，４８を除く低電力消費デバイス４２，４４だけであれば、十分に動作させることが可能な程度にコンデンサ３８が充電されていると判断できる最小の端子間電圧である。

その結果、Ｖａｌｔ２≦Ｖｃａｐ＜Ｖａｌｔ１が成立する場合は、コンデンサ３８が低電力消費デバイス４２，４４のみであれば十分に動作させることが可能な程度に充電されていると判断できるので、この判別がなされた場合は、無線センサ回路２８の電力モードを小電力モードに設定する（ステップ１０８）。かかるモード設定を行うと、低電力消費デバイス４２，４４の動作を許容しつつ、高電力消費デバイス４６，４８の動作を停止させる。

ＣＰＵ４２は、小電力モードを設定したときは、第１切替スイッチ２６を、電源入力端子３０を昇圧回路４０に導通させるオフ状態にすると共に、第２切替スイッチ３６をオフ状態にする。このため、この場合は、無線センサ回路２８内のデバイスのうち低電力消費デバイス４２，４４のみがコンデンサ３８から電力供給を受けて動作することが可能である。

このように、二次側の直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満でありかつコンデンサ３８が無線センサ回路２８のすべてのデバイスではないが一部の低電力消費デバイスの電力を賄うことができる程度に充電されている場合は、コンデンサ３８に蓄えられている電力の供給が、その無線センサ回路２８内のデバイスのうち低電力消費デバイス４２，４４に対しては許容され、高電力消費デバイス４６，４８に対しては停止される。従って、小電力モード時には、コンデンサ３８に蓄えられている電力を無線センサ回路２８の低電力消費デバイス４２，４４にのみ供給することで、その低電力消費デバイス４２，４４を動作させることが可能である。

また、ＣＰＵ４２は、Ｖｃａｐ＜Ｖａｌｔ２が成立する場合は、コンデンサ３８が低電力消費デバイス４２，４４のみであっても十分に動作させることが可能な程度まで充電されていないと判断できるので、この判別がなされた場合は、次に、その検出したコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが下限値Ｖｌｉｍｉｔ以上であるか否かを判別する。尚、下限値Ｖｌｉｍｉｔは、上記した第２閾値Ｖａｌｔ２よりも小さい値であって、メモリ４４内のデータを外部に退避させる処理を十分に行える程度にコンデンサ３８が充電されていると判断できる端子間電圧の下限値である。

その結果、Ｖｌｉｍｉｔ≦Ｖｃａｐ＜Ｖａｌｔ２が成立すると判別した場合は、無線センサ回路２８の電力モードを、メモリ４４内のデータを外部に退避させる退避モードに設定する（ステップ１１０）。かかるモード設定を行うと、センサ回路４６の動作を停止させつつＣＰＵ４２、メモリ４４、及び無線モジュール４８の動作を許容して、メモリ４４内のデータを無線モジュール４８を用いて外部へ送信させて退避させる。

ＣＰＵ４２は、退避モードを設定したときは、第１切替スイッチ２６を、電源入力端子３０を昇圧回路４０に導通させるオフ状態にすると共に、第２切替スイッチ３６をオフ状態にする。このため、この場合は、無線センサ回路２８内のデバイスのうちセンサ回路４６を除くデバイス４２，４４，４８のみがコンデンサ３８から電力供給を受けて動作することが可能である。

このように、二次側の直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満でありかつコンデンサ３８の充電量が残り僅かである場合は、コンデンサ３８に蓄えられている電力が、ＣＰＵ４２、メモリ４４、及び無線モジュール４８に対して供給される。従って、退避モード時には、ＣＰＵ４２、メモリ４４、及び無線モジュール４８を動作させて、メモリ４４内のデータを無線モジュール４８を使って外部に退避させることが可能である。

更に、ＣＰＵ４２は、Ｖｃａｐ＜Ｖｌｉｍｉｔが成立すると判別した場合は、無線センサ回路２８の電力モードを、すべてのデバイス４２〜４８を動作させるスリープモードに設定する（ステップ１１２）。かかるモード設定を行うと、無線センサ回路２８内のすべてのデバイス４２〜４８の動作を停止させる。ＣＰＵ４２は、スリープモードを設定したときは、第１切替スイッチ２６を、電源入力端子３０を昇圧回路４０に導通させるオフ状態にすると共に、第２切替スイッチ３６をオフ状態にする。このため、この場合は、無線センサ回路２８内のすべてのデバイス４２〜４８が動作停止される。

このように、二次側の直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満でありかつコンデンサ３８の充電量が下限値未満である場合は、無線センサ回路２８への電力供給が停止される。従って、スリープモード時には、すべてのデバイス４２〜４８の動作を停止させることが可能である。

尚、このスリープモードは、入力される分圧電圧Ｖ１に基づく二次側に伝達されて整流された直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８の駆動に必要な駆動電圧Ｖｃｃ以上であると判別される時（ステップ１１４の肯定判定時）まで継続される。

従って、本実施例の誘導式電源回路１０においては、一次側から二次側に伝達された直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８の駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合、及び、その直流電圧Ｖｓｓがその駆動電圧Ｖｃｃ未満であってもコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１以上である場合は、無線センサ回路２８内のすべてのデバイス４２〜４８の動作を許容して、一次側から二次側に伝達された直流電力を直接に或いはコンデンサ３８に蓄えている電力を各デバイス４２〜４８へ供給可能な大電力モードを実現することができる。

また、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満であってかつコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１未満である場合は、無線センサ回路２８内の高電力消費デバイス４６，４８の動作を停止させると共に、低電力消費デバイス４２，４４の動作を許容して、一次側から二次側に伝達された直流電力を直接に或いはコンデンサ３８に蓄えている電力を、限定したデバイス４２，４４のみへ供給可能な小電力モードを実現することができる。

ここで、本実施例において、一次側コイル１６と二次側コイル１８とは、所定時間ごとに磁気結合される。かかる磁気結合が行われる際の両コイル１６，１８の距離が適切な範囲に保たれていれば、その磁気結合が十分となって一次側から二次側への電力の伝達は適切に安定して行われ、二次側で整流される直流電圧Ｖｓｓは無線センサ回路２８の駆動電圧Ｖｃｃ以上となる。一方、磁気結合の際の両コイル１６，１８の距離が大きすぎると、その磁気結合が不十分となって一次側から二次側への電力の伝達があまり適切に安定して行われず、二次側で整流される直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路２８の駆動電圧Ｖｃｃ未満となる。すなわち、一次側から二次側に電力伝達された際の直流電圧Ｖｓｓは、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合の状態が影響するものである。

また、コンデンサ３８は、一次側から二次側に伝達される電力で充電されるものであり、直流電圧Ｖｓｓの大きさに応じて充放電が制御されるものであるので、その端子間電圧Ｖｃａｐは、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合の状態が影響するものである。

本実施例において、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合は、無線センサ回路２８のすべてのデバイス４２〜４８の動作が許容されるので、一次側から二次側に伝達された直流電力がレギュレータ２４及び第１切替スイッチ２６を介して直接に各デバイス４２〜４８に供給可能となり、各デバイス４２〜４８をすべて適切に動作させることが可能となる。

また、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満である状況において、コンデンサ３８が無線センサ回路２８を通常どおり動作させることが可能な程度に充電されており、その充電状態が十分であるとき（具体的には、コンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１以上であるとき）は、無線センサ回路２８のすべてのデバイス４２〜４８の動作が許容されるので、コンデンサ３８の充電電力が昇圧回路４０で昇圧された後に第１切替スイッチ２６を介して無線センサ回路２８のすべてのデバイス４２〜４８に供給可能となり、各デバイス４２〜４８をすべて適切に動作させることが可能となる。

一方、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満である状況において、コンデンサ３８の充電状態が不十分であるとき（具体的には、コンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１未満でありかつ第２閾値Ｖａｌｔ２以上であるとき）は、無線センサ回路２８のデバイスのうち高電力消費デバイス４６，４８の動作が停止されて低電力消費デバイス４２，４４の動作が許容されるので、コンデンサ３８の充電電力が昇圧回路４０での昇圧後に第１切替スイッチ２６を介してその低電力消費デバイス４２，４４にのみ供給可能となり、その低電力消費デバイス４２，４４を適切に動作させることが可能となる。

このように、本実施例の誘導式電源回路１０によれば、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合の状態に合わせて電力モードの設定を行うことができる。そして、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合が不十分である場合でも、小電力モードを実現させて、無線センサ回路２８内の低電力消費デバイス４２，４４のみを動作させることができる。このため、必要最小限で低電力消費デバイス４２，４４の正常動作を持続させることが可能となっている。

尚、本実施例の誘導式電源回路１０においては、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合が不十分となった際（具体的には、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満となった際）に直ちに小電力モードが実現されるのではなく、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１に低下するまでは大電力モードを維持し、その端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１未満まで低下して始めて小電力モードが実現される。この点、一次側コイル１６と二次側コイル１８との不十分な磁気結合が頻発した場合に小電力モードを実現させるので、できるだけ無線センサ回路２８のすべてのデバイス４２〜４８の正常動作を持続させることが可能となっている。

また、本実施例の誘導式電源回路１０においては、電力モードが小電力モードとなった後、コンデンサ３８の充電状態が低下して端子間電圧Ｖｃａｐが低下する過程で、スリープモードが実現される前に、揮発性のメモリ４４内のデータを無線モジュール４８を使って外部に送信して退避させる退避モードが実現される。この点、本実施例によれば、無線センサ回路２８が電力低下に起因してスリープする前に、メモリ４４内のデータを外部に退避させることができるので、メモリ４４内のデータが使われることなく給電電力低下に起因して消滅するのを防止することができ、データロスを減らすことが可能となっている。

更に、本実施例の誘導式電源回路１０においては、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合、大電力モードかつ充電モードを実現させて、一次側から二次側に伝達された電力を、直接に無線センサ回路２８に供給すると共に、コンデンサ３８に供給してそのコンデンサ３８を充電させることができる。そして、このコンデンサ３８の充電の際、直流電圧Ｖｃｃの大きさに合わせて第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御におけるデューティ比を変えることができる。このため、コンデンサ３８の充電を、一次側から二次側に電力伝達された際の直流電圧Ｖｓｓの大きさに対応させて適切に実施させることが可能となっている。

尚、上記の第１実施例においては、無線センサ回路２８が特許請求の範囲に記載した「電気負荷」に、コンデンサ３８が特許請求の範囲に記載した「コンデンサ」に、第２切替スイッチ３６が特許請求の範囲に記載した「第１切替手段」に、第１切替スイッチ２６が特許請求の範囲に記載した「第２切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＣＰＵ４２が、図４に示すルーチン中ステップ１００〜１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「モード設定手段」が、第１及び第２切替スイッチ２６，２８の切替制御を行うことにより特許請求の範囲に記載した「電力供給制御手段」が、それぞれ実現されている。

図７は、本発明の第２実施例である誘導式電源回路１００を備える無線センサシステム１０２の構成図を示す。尚、図７において、上記図１に示す構成と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。本実施例の誘導式電源回路１００は、一次側と二次側との２つのコイル間に生ずる電磁誘導により一次側から二次側へ非接触で電力を伝達し、その電力を所定の電気負荷に供給するための電源回路である。無線センサシステム１０２は、上記した無線センサシステム１２と同様のセンサシステムである。

本実施例において、平滑用コンデンサ２２には、直列接続された分圧抵抗３２，３４が並列に接続されていると共に、切替スイッチ１０４を介してコンデンサ３８が並列に接続されている。コンデンサ３８は、切替スイッチ１０４が導通するオン状態にあるときに、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換された直流電圧Ｖｓｓで充電される。

コンデンサ３８には、昇圧回路４０が接続されている。昇圧回路４０の出力は、無線センサシステム１０２の有する無線センサ回路１０６の電源入力端子１０８が接続されている。昇圧回路４０により昇圧された電圧は、無線センサ回路１０６の電源入力端子１０８に入力される。

無線センサ回路１０６は、低電力消費デバイスとしてのＣＰＵ１１０を有している。ＣＰＵ１１０には、分圧抵抗３２，３４の出力する分圧電圧Ｖ１が入力されると共に、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐが電圧Ｖ２として入力される。ＣＰＵ１１０は、入力される分圧電圧Ｖ１に基づいて、ダイオードブリッジ回路２０及び平滑用コンデンサ２２により変換されている直流電圧Ｖｓｓを検出すると共に、入力される電圧Ｖ２に基づいて、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを検出し、コンデンサ３８の充電状態を検知する。ＣＰＵ１１０には、上記した切替スイッチ１０４が接続されている。ＣＰＵ１１０は、後述の如く、切替スイッチ１０４のオン・オフを制御する。切替スイッチ１０４は、ＣＰＵ１１０からの指令に従ってオン・オフされる。

ＣＰＵ１１０には、メモリ４４、センサ回路４６、及び無線モジュール４８が接続されている。ＣＰＵ１１０は、センサ回路４６からの出力に基づいて検知パラメータを検知する。また、ＣＰＵ１１０は、検知パラメータ等をメモリ４４に格納し、更に、メモリ４４に格納した検知パラメータ等を読み出す。更に、ＣＰＵ１１０は、検知パラメータ等を無線モジュール４８から外部へ送信させる。

次に、図８を参照して、本実施例の誘導式電源回路１００の動作について説明する。図８は、本実施例の誘導式電源回路１００の動作ステータスを表した図を示す。

本実施例の誘導式電源回路１００において、平滑用コンデンサ２２から出力される電力の直流電圧Ｖｓｓは、分圧抵抗３２，３４により分圧電圧Ｖ１に分圧されると共に、切替スイッチ１０４がオン状態にあるときは、その電力がその直流電圧Ｖｓｓにてコンデンサ３８に供給される。ＣＰＵ１１０は、常時、内蔵ＡＤコンバータにより上記の分圧電圧Ｖ１を検出すると共に、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを電圧Ｖ２として検出する。

誘導式電源回路１００は、上記した誘導式電源回路１０と同様に、電力モードとして、大電力モード、小電力モード、退避モード、及びスリープモードを有している。ＣＰＵ１１０は、検出した分圧電圧Ｖ１に基づいて、二次側に伝達されて整流された直流電圧Ｖｓｓを検出すると共に、検出した電圧Ｖ２に基づいて、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐを検出する。ＣＰＵ１１０は、それらの直流電圧Ｖｓｓ及びコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐに基づいて電力モードの設定を行う（ステップ１００〜１１４）。

ＣＰＵ１１０は、大電力モードかつ充電モードを設定したときは、無線センサ回路１０６内のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８の動作を許容しつつ、コンデンサ３８の充電を許容する。そして、切替スイッチ１０４を、上記した第２切替スイッチ３６と同様の手法で、所定のデューティ比でオン・オフが繰り返されるようにＰＷＭ制御する。かかるＰＷＭ制御が行われると、二次側に伝達された電力がコンデンサ３８へ供給されて、コンデンサ３８が充電される。また、コンデンサ３８は、常時、昇圧回路４０を介して無線センサ回路１０６に接続されており、コンデンサ３８の充電電力は、昇圧回路４０により昇圧された端子間電圧Ｖｃａｐで無線センサ回路１０６に供給可能である。

従って、大電力モードかつ充電モード時には、コンデンサ３８に蓄えられている電力を無線センサ回路１０６に供給することで、その無線センサ回路１０６を通常どおり動作させることが可能であると共に、コンデンサ３８が満充電状態でないときは一次側から二次側に伝達された電力をコンデンサ３８に供給することで、そのコンデンサ３８を充電することが可能である。

また、ＣＰＵ１１０は、大電力モードかつ放電モードを設定したときは、無線センサ回路１０６内のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８の動作を許容しつつ、コンデンサ３８の放電を許容する。そして、切替スイッチ１０４を、上記した第２切替スイッチ３６と同様の手法で、オン・オフの何れかに制御する。具体的には、直流電圧Ｖｓｓとコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐとの大きさを比較した結果に基づいてオン・オフ制御し、Ｖｓｓ≧Ｖｃａｐが成立する場合にオン状態にし、Ｖｓｓ＜Ｖｃａｐが成立する場合にオフ状態にする。また、コンデンサ３８の充電電力は、昇圧回路４０により昇圧された端子間電圧Ｖｃａｐで無線センサ回路１０６に供給可能である。

従って、大電力モードかつ放電モード時には、コンデンサ３８に蓄えられている電力を無線センサ回路１０６に供給することで、その無線センサ回路１０６を通常どおり動作させることが可能である。

また、ＣＰＵ１１０は、小電力モードを設定したときは、低電力消費デバイス１１０，４４の動作を許容しつつ、高電力消費デバイス４６，４８の動作を停止させると共に、切替スイッチ１０４をオフ状態にする。この場合は、無線センサ回路１０６内のデバイスのうち低電力消費デバイス１１０，４４のみがコンデンサ３８から電力供給を受けて動作することが可能である。従って、小電力モード時には、コンデンサ３８に蓄えられている電力を無線センサ回路１０６の低電力消費デバイス１１０，４４にのみ供給することで、その低電力消費デバイス１１０，４４を動作させることが可能である。

また、ＣＰＵ１１０は、退避モードを設定したときは、センサ回路４６の動作を停止させつつＣＰＵ１１０、メモリ４４、及び無線モジュール４８の動作を許容して、メモリ４４内のデータを無線モジュール４８を用いて外部へ送信させて退避させると共に、切替スイッチ１０４をオフ状態にする。この場合は、無線センサ回路１０６内のデバイスのうちセンサ回路４６を除くデバイス１１０，４４，４８のみがコンデンサ３８から電力供給を受けて動作することが可能である。従って、退避モード時には、ＣＰＵ１１０、メモリ４４、及び無線モジュール４８を動作させて、メモリ４４内のデータを無線モジュール４８を使って外部に退避させることが可能である。

更に、ＣＰＵ１１０は、スリープモードを設定したときは、無線センサ回路１０６内のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８の動作を停止させると共に、切替スイッチ１０４をオフ状態にする。この場合は、無線センサ回路１０６内のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８が動作停止される。従って、スリープモード時には、すべてのデバイス１１０及び４４〜４８の動作を停止させることが可能である。

従って、本実施例の誘導式電源回路１００においては、一次側から二次側に伝達された直流電圧Ｖｓｓが無線センサ回路１０６の駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合、及び、その直流電圧Ｖｓｓがその駆動電圧Ｖｃｃ未満であってもコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１以上である場合は、無線センサ回路１０６内のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８の動作を許容して、一次側から二次側に伝達された直流電力を直接に或いはコンデンサ３８に蓄えている電力を各デバイス１１０及び４４〜４８へ供給可能な大電力モードを実現することができる。このため、この場合は、無線センサ回路１０６内の各デバイス１１０及び４４〜４８をすべて適切に動作させることが可能となる。

また、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満であってかつコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１未満である場合は、無線センサ回路１０６内の高電力消費デバイス４６，４８の動作を停止させると共に、低電力消費デバイス１１０，４４の動作を許容して、一次側から二次側に伝達された直流電力を直接に或いはコンデンサ３８に蓄えている電力を、限定したデバイス１１０，４４のみへ供給可能な小電力モードを実現することができる。このため、この場合は、無線センサ回路１０６内の各デバイス１１０及び４４〜４８のうち低電力消費デバイス１１０，４４のみを適切に動作させることが可能となる。

このように、本実施例の誘導式電源回路１００においても、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合の状態に合わせて電力モードの設定を行うことができる。そして、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合が不十分である場合でも、小電力モードを実現させて、無線センサ回路１０６内の低電力消費デバイス１１０，４４のみを動作させることができる。このため、必要最小限で低電力消費デバイス１１０，４４の正常動作を持続させることが可能となっている。

尚、本実施例の誘導式電源回路１００においても、一次側コイル１６と二次側コイル１８との磁気結合が不十分となった際（具体的には、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ未満となった際）に直ちに小電力モードが実現されるのではなく、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１に低下するまでは大電力モードを維持し、その端子間電圧Ｖｃａｐが第１閾値Ｖａｌｔ１未満まで低下して始めて小電力モードが実現される。この点、一次側コイル１６と二次側コイル１８との不十分な磁気結合が頻発した場合に小電力モードを実現させるので、できるだけ無線センサ回路１０６のすべてのデバイス１１０及び４４〜４８の正常動作を持続させることが可能となっている。

また、本実施例の誘導式電源回路１００においても、電力モードが小電力モードとなった後、コンデンサ３８の充電状態が低下して端子間電圧Ｖｃａｐが低下する過程で、スリープモードが実現される前に、揮発性のメモリ４４内のデータを無線モジュール４８を使って外部に送信して退避させる退避モードが実現される。この点、本実施例によれば、無線センサ回路１０６が電力低下に起因してスリープする前に、メモリ４４内のデータを外部に退避させることができるので、メモリ４４内のデータが使われることなく給電電力低下に起因して消滅するのを防止することができ、データロスを減らすことが可能となっている。

更に、本実施例の誘導式電源回路１００においては、直流電圧Ｖｓｓが駆動電圧Ｖｃｃ以上である場合、大電力モードかつ充電モードを実現させて、一次側から二次側に伝達された電力をコンデンサ３８に供給してそのコンデンサ３８を充電させることができる。そして、このコンデンサ３８の充電の際、直流電圧Ｖｃｃの大きさに合わせて第２切替スイッチ３６のＰＷＭ制御におけるデューティ比を変えることができる。このため、コンデンサ３８の充電を、一次側から二次側に電力伝達された際の直流電圧Ｖｓｓの大きさに対応させて適切に実施させることが可能となっている。

尚、上記の第２実施例においては、無線センサ回路１０６が特許請求の範囲に記載した「電気負荷」に相当している。

本発明の第１実施例である誘導式電源回路を備える無線センサシステムの構成図である。 本実施例の誘導式電源回路の動作ステータスを表した図である。 本実施例の誘導式電源回路において、直流電圧Ｖｓｓ及びコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐと電力モードの切り替えとの関係を表した図である。 本実施例の誘導式電源回路において、直流電圧Ｖｓｓ及びコンデンサ端子間電圧Ｖｃａｐに基づいて電力モードの切り替えを行うべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例の誘導式電源回路において、大電力モード時においてコンデンサを充電させるべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例の誘導式電源回路において、大電力モード時においてコンデンサを放電させるべく実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本発明の第２実施例である誘導式電源回路を備える無線センサシステムの構成図である。 本実施例の誘導式電源回路の動作ステータスを表した図である。

符号の説明

１０，１００ 誘導式電源回路
１６ 一次側コイル
１８ 二次側コイル
２６，３６，１０４ 切替スイッチ
２８，１０６ 無線センサ回路
３８ コンデンサ
４２，１１０ ＣＰＵ

Claims (7)

1. 無配線で送電された電力を電気負荷に供給する非接触給電回路であって、
   電気負荷に対して電力を供給する電力モードとして、送電側から受電側への送電が安定している場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードに設定し、一方、前記送電が不安定である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードに設定するモード設定手段を備えることを特徴とする非接触給電回路。
2. 磁気結合したコイル間の電磁誘導により一次側から二次側に伝達された電力を電気負荷に供給する誘導式電源回路であって、
   電気負荷に対して電力を供給する電力モードとして、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が十分である場合に高電力消費デバイスを含むデバイスへの電力供給を許容する大電力モードに設定し、一方、前記磁気結合が不十分である場合に高電力消費デバイスを除くデバイスへの電力供給を許容する小電力モードに設定するモード設定手段を備えることを特徴とする誘導式電源回路。
3. 電磁誘導により伝達された電力の全部又は一部を蓄えることが可能なコンデンサと、
   前記大電力モード時に電磁誘導により伝達された電力を直接に或いは前記コンデンサに蓄えられている電力を高電力消費デバイスを含むデバイスへ供給し、一方、前記小電力モード時に前記コンデンサに蓄えられている電力を高電力消費デバイスを除くデバイスへ供給する電力供給制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載の誘導式電源回路。
4. 前記モード設定手段は、二次側コイルに供給される交流電圧を直流に変換した直流電圧及び前記コンデンサの両端に生ずる端子間電圧に基づいて前記電力モードを設定することを特徴とする請求項３記載の誘導式電源回路。
5. 二次側コイルと前記コンデンサとの間に介在された、前記大電力モード時にオンされるタイミングが少なくともあり、一方、前記小電力モード時にオフされる第１切替手段を備えることを特徴とする請求項３記載の誘導式電源回路。
6. 前記第１切替手段は、前記大電力モード時において、二次側コイルに供給された交流電圧を変換した直流電圧が電気負荷の駆動電圧以上である場合に前記コンデンサを充電させ、一方、前記直流電圧が前記駆動電圧未満である場合に前記コンデンサを放電させるように動作されることを特徴とする請求項５記載の誘導式電源回路。
7. 二次側コイルと電気負荷との間に介在された、前記大電力モード時にオンされ、一方、前記小電力モード時にオフされる第２切替手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の誘導式電源回路。

Images