JP2012010524A - 非接触充電通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触通信と非接触充電の両方を最適化して効率よく動作させることが可能な非接触充電通信システムを提供する。
【解決手段】非接触充電装置２０は、送電デバイス２１の磁界中にある受電装置３０に対して第１通信部２２により充電引換配信データを送信し、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データの受信完了通知を受信すると、送電デバイス２１によりバッテリが充電可能な電力を送電する第１制御部２３を含み、受電装置３０は、記憶部３４と、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データを受信すると、記憶部３４に受信が完了した充電引換配信データを記憶して受信完了通知を第１通信部２２に送信する第２制御部３３と、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】非接触充電装置２０は、送電デバイス２１の磁界中にある受電装置３０に対して第１通信部２２により充電引換配信データを送信し、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データの受信完了通知を受信すると、送電デバイス２１によりバッテリが充電可能な電力を送電する第１制御部２３を含み、受電装置３０は、記憶部３４と、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データを受信すると、記憶部３４に受信が完了した充電引換配信データを記憶して受信完了通知を第１通信部２２に送信する第２制御部３３と、を含む。
【選択図】図２
Description
本発明は、非接触（ワイヤレス）で電力の送信、受信を行う非接触充電系と無線通信系を含む非接触充電通信システムに関するものである。
非接触（ワイヤレス）で電力の供給を行う方式として電磁誘導方式が知られている。
また、近年、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いたワイヤレス給電、および充電システムが注目されている。
また、近年、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いたワイヤレス給電、および充電システムが注目されている。
現在、既に広く用いられている電磁誘導方式の非接触給電方式は、給電元と給電先（受電側）とで磁束を共有する必要があり、効率良く電力を送るには給電元と給電先とを極近接して配置する必要があり、結合の軸合わせも重要である。
一方、電磁共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
なお、電磁共鳴現象には磁界共鳴方式の他に電界共鳴方式がある。
この磁界共鳴型を用いたワイヤレス給電システムは、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能である。
なお、電磁共鳴現象には磁界共鳴方式の他に電界共鳴方式がある。
この磁界共鳴型を用いたワイヤレス給電システムは、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能である。
このようなワイヤレス給電システムは、たとえば公共の場所で、個人所有の携帯電話機等の携帯端末への非接触充電を行う充電サービスステーションとして適用することが可能である。
公共の場所での充電サービスステーションを想定したとき、次のような問題点が考えられる。
小額の充電料金をいちいちユーザーに徴収するのは手間がかかる。
充電が有料であると、ユーザーとしては利便性を感じにくい。
携帯端末を充電することができる、というユーザー側のメリットだけでなく、充電サービスを提供する施設側にもメリットが無ければ、公共の場所での充電サービスステーションを普及させることができない。
小額の充電料金をいちいちユーザーに徴収するのは手間がかかる。
充電が有料であると、ユーザーとしては利便性を感じにくい。
携帯端末を充電することができる、というユーザー側のメリットだけでなく、充電サービスを提供する施設側にもメリットが無ければ、公共の場所での充電サービスステーションを普及させることができない。
上記の問題を解決する技術として特許文献１に開示された技術が提案されている。
この技術では、一つのコイルを非接触通信系と非接触充電系で共用し、時間で切り分けて非接触通信と非接触充電を別々に行う方式が採用されている。
この技術では、一つのコイルを非接触通信系と非接触充電系で共用し、時間で切り分けて非接触通信と非接触充電を別々に行う方式が採用されている。
ところが、上述した先行技術のように、一つのコイルを非接触通信系と非接触充電系で共用し、時間で切り分けて非接触通信と非接触充電を別々に行う方式では手順が複雑になるうえ、非接触通信と非接触充電の両方を最適化して効率よく動作させることができない。
本発明は、非接触通信と非接触充電の両方を最適化して効率よく動作させることが可能な非接触充電通信システムを提供することにある。
本発明の第１の観点の非接触充電通信システムは、磁界結合による充電のための電力を送電する送電デバイスと、電界結合により非接触通信を行う第１通信部とを含む非接触充電装置と、上記非接触充電装置から送電された電力を、磁界共鳴関係をもって受電する受電デバイスと、電界結合により上記第１通信部と非接触通信が可能な第２通信部とを含み、受電した電力をバッテリに充電する受電装置と、を有し、上記非接触充電装置は、上記送電デバイスの磁界中にある上記受電装置に対して上記第１通信部により充電引換配信データを送信し、上記第１通信部が上記受電装置の上記第２通信部により上記充電引換配信データの受信完了通知を受信すると、上記送電デバイスにより上記バッテリが充電可能な電力を送電する第１制御部を含み、上記受電装置は、記憶部と、上記第２通信部で上記第１通信部による上記充電引換配信データを受信すると、上記記憶部に受信が完了した上記充電引換配信データを記憶して受信完了通知を上記第１通信部に送信する第２制御部と、を含む。
本発明によれば、非接触通信と非接触充電の両方を最適化して効率よく動作させることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（非接触充電通信システムの第１の構成例）
２．第２の実施形態（非接触充電通信システムの第２の構成例）
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（非接触充電通信システムの第１の構成例）
２．第２の実施形態（非接触充電通信システムの第２の構成例）
＜１．第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触充電通信システムの全体構成を模式的に示す図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触充電通信システムの全体構成を模式的に示す図である。
［非接触充電通信システムの基本的な構成］
本非接触充電通信システム１０は、非接触充電装置２０およびバッテリ駆動可能な受電装置３０を有する。
基本的に、非接触充電装置２０は、箱状あるいはマット状に形成され、バッテリに充電するために充電かつ通信可能な範囲にある位置に配置され、または載置される受電装置３０と、後で詳述する条件に従った非接触通信および非接触充電を行う機能を有する。
非接触充電装置２０は、受電装置３０が配置される部分であるステーション２００を有する。
受電装置３０は、バッテリ駆動可能な携帯電話等の携帯端末により形成され、非接触充電装置２０による充電サービスを受けることが可能で、充電引換配信データを受信する等の非接触充電装置２０との通信機能を有する。
このように、非接触充電通信システム１０は、同時に動作が可能な「非接触通信系」と「非接触充電系」を備える。
本非接触充電通信システム１０は、非接触充電装置２０およびバッテリ駆動可能な受電装置３０を有する。
基本的に、非接触充電装置２０は、箱状あるいはマット状に形成され、バッテリに充電するために充電かつ通信可能な範囲にある位置に配置され、または載置される受電装置３０と、後で詳述する条件に従った非接触通信および非接触充電を行う機能を有する。
非接触充電装置２０は、受電装置３０が配置される部分であるステーション２００を有する。
受電装置３０は、バッテリ駆動可能な携帯電話等の携帯端末により形成され、非接触充電装置２０による充電サービスを受けることが可能で、充電引換配信データを受信する等の非接触充電装置２０との通信機能を有する。
このように、非接触充電通信システム１０は、同時に動作が可能な「非接触通信系」と「非接触充電系」を備える。
非接触充電通信システム１０は、公共の場所で、個人所有の携帯端末への非接触充電を行うことができる充電サービスステーションとして構築される。
非接触充電通信システム１０は、充電される側の受電装置（携帯端末）３０と充電させる側の非接触充電装置２０（充電サービスステーション）の双方にとってメリットのあるシステムとして構築される。
充電サービスステーションは、以下の手順に従って携帯端末に対して非接触充電を行う。
充電サービスステーションは、携帯端末に対して、広告、等の充電引換配信データを送信する。
充電サービスステーションは、上記のデータ受信が完了した機器に対してのみ、非接触充電の送電を行う。
非接触充電通信システム１０は、充電される側の受電装置（携帯端末）３０と充電させる側の非接触充電装置２０（充電サービスステーション）の双方にとってメリットのあるシステムとして構築される。
充電サービスステーションは、以下の手順に従って携帯端末に対して非接触充電を行う。
充電サービスステーションは、携帯端末に対して、広告、等の充電引換配信データを送信する。
充電サービスステーションは、上記のデータ受信が完了した機器に対してのみ、非接触充電の送電を行う。
非接触充電装置（サービスステーション）２０が受電装置（携帯端末）３０に対して送信する特定のファイル（広告等）である充電引換配信データとは、たとえば以下のものをあげることができる。
映画館にある充電サービスステーションでは映画の予告編等である。
喫茶店にある充電サービスステーションではお薦めメニューのクーポン等である。
駅にある充電サービスステーションでは周辺の観光案内等である。
映画館にある充電サービスステーションでは映画の予告編等である。
喫茶店にある充電サービスステーションではお薦めメニューのクーポン等である。
駅にある充電サービスステーションでは周辺の観光案内等である。
非接触通信系が送信する信号は、大容量のコンテンツの高速転送を可能にするため、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯以上の高い周波数を用いることが望ましい。
非接触充電系が送電する電力は、大出力の伝送に対応し、整流回路の効率を高めるため、ＭＨｚ（メガヘルツ）帯以下の低い周波数で送られることが望ましい。
非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させたときのシステム間の干渉を防ぎ、安定した動作を実現するため、非接触通信系は電界の近傍界を介した通信を行い、非接触充電システムは磁界の近傍界を介して電力を送ることが望ましい。
電界の近傍界を介した非接触通信システムにはたとえばTransferJetがある。
磁界の近傍界を介した非接触充電システムには、電磁誘導を利用したものと、磁気共鳴を利用したものがある。
磁気共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
本実施形態の非接触充電通信システム１０においては、磁界共鳴方式を採用し、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能となるように構成される。
非接触充電通信システム１０においては、非接触充電装置２０の第１通信部と受電装置３０の第２通信部との通信範囲は、たとえば受電デバイスが送電デバイスより送電される電力を、磁界共鳴関係をもって受電する範囲内である。通信可能な範囲が受電可能な範囲内に含まれるようにすることで、充電引換配信データを受信した受電装置が、電力を受電可能な位置に置かれていることを保証することができる。
非接触充電系が送電する電力は、大出力の伝送に対応し、整流回路の効率を高めるため、ＭＨｚ（メガヘルツ）帯以下の低い周波数で送られることが望ましい。
非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させたときのシステム間の干渉を防ぎ、安定した動作を実現するため、非接触通信系は電界の近傍界を介した通信を行い、非接触充電システムは磁界の近傍界を介して電力を送ることが望ましい。
電界の近傍界を介した非接触通信システムにはたとえばTransferJetがある。
磁界の近傍界を介した非接触充電システムには、電磁誘導を利用したものと、磁気共鳴を利用したものがある。
磁気共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
本実施形態の非接触充電通信システム１０においては、磁界共鳴方式を採用し、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能となるように構成される。
非接触充電通信システム１０においては、非接触充電装置２０の第１通信部と受電装置３０の第２通信部との通信範囲は、たとえば受電デバイスが送電デバイスより送電される電力を、磁界共鳴関係をもって受電する範囲内である。通信可能な範囲が受電可能な範囲内に含まれるようにすることで、充電引換配信データを受信した受電装置が、電力を受電可能な位置に置かれていることを保証することができる。
［非接触充電通信システムの具体的な構成］
以下、非接触充電通信システムの具体的な構成および機能について説明する。
以下、非接触充電通信システムの具体的な構成および機能について説明する。
図２は、本第１の実施形態に係る非接触充電システムの非接触充電装置と受電装置の回路構成を示すブロック図である。
図３は、本発明の実施形態に係る非接触充電通信システムの送電側コイルおよび受電側コイルの関係を模式的に示す図である。
図３は、本発明の実施形態に係る非接触充電通信システムの送電側コイルおよび受電側コイルの関係を模式的に示す図である。
基本的に、非接触充電装置２０は、磁界結合による充電のための電力を送電する送電デバイス２１と、電界結合により非接触通信を行う第１通信部２２と、送電デバイス２１および第１通信部２２を制御する第１制御部２３と、メモリ２４を含んで構成される。
受電装置３０は、非接触充電装置２０から送電された電力を、磁界共鳴関係をもって受電する受電デバイス３１と、電界結合により上記第１通信部２２と非接触通信が可能な第２通信部３２を有する。
受電装置３０は、さらに、受電デバイス３１および第２通信部３２を制御する第２制御部３３と、記憶部としてのメモリ３４を含んで構成される。
受電装置３０は、受電デバイス３１で受電した電力を負荷であるバッテリ３５に充電する。
受電装置３０は、非接触充電装置２０から送電された電力を、磁界共鳴関係をもって受電する受電デバイス３１と、電界結合により上記第１通信部２２と非接触通信が可能な第２通信部３２を有する。
受電装置３０は、さらに、受電デバイス３１および第２通信部３２を制御する第２制御部３３と、記憶部としてのメモリ３４を含んで構成される。
受電装置３０は、受電デバイス３１で受電した電力を負荷であるバッテリ３５に充電する。
［非接触充電装置２０の構成］
非接触充電装置２０の送電デバイス２１は、送電素子部２１１、可変整合回路２１２、インピーダンス検出器２１３、および高周波電力発生回路２１４を有する。
非接触充電装置２０の送電デバイス２１は、送電素子部２１１、可変整合回路２１２、インピーダンス検出器２１３、および高周波電力発生回路２１４を有する。
送電素子部２１１は、給電素子としての給電コイル２１１１、および共鳴素子としての共鳴コイル２１１２を有する。共鳴コイルは共振コイルとも呼ぶが、本実施形態においては共鳴コイルと呼ぶこととする。
給電コイル２１１１は、交流電流が給電される空心コイルにより形成される。
共鳴コイル２１１２は、給電コイル２１１１と電磁誘導により結合する空心コイルにより形成され、受電装置３０の共鳴コイル３１１２と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送する。
共鳴コイル２１１２は、給電コイル２１１１と電磁誘導により結合する空心コイルにより形成され、受電装置３０の共鳴コイル３１１２と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送する。
可変整合回路２１２は、第１制御部２３により供給される制御信号Ｓ２３１に応じて給電コイル２１１１の給電点におけるインピーダンス整合機能を有する。
インピーダンス検出器２１３は、高周波電力発生回路２１４で発生された高周波電力等に基づき、非接触充電装置２０における給電（送電）側インピーダンスを検出する機能を有し、検出結果を信号Ｓ２１３として第１制御部２３に供給する。
また、インピーダンス検出器２１３は、高周波電力発生回路２１４で発生された高周波電力を可変整合回路２１２側に供給する。
また、インピーダンス検出器２１３は、高周波電力発生回路２１４で発生された高周波電力を可変整合回路２１２側に供給する。
高周波電力発生回路２１４は、非接触（ワイヤレス）電力伝送のための高周波電力を発生する。
高周波電力発生回路２１４は、高効率に高周波電力を発生させることが望ましいため、スイッチングアンプなどが用いられる。
高周波電力発生回路２１４で発生された高周波電力は、インピーダンス検出器２１３を通して可変整合回路２１２に供給され、送電素子部２１１の給電コイル２１１１に給電（印加）される。
高周波電力発生回路２１４は、第１制御部２３の制御信号Ｓ２３２に応じて発生する電力の大きさを可変とすることが可能である。
また、高周波電力発生回路１４は、第１制御部２３の制御信号Ｓ２３２に応じて電力の発生、非発生が制御される（オン、オフ制御される）。
高周波電力発生回路２１４は、高効率に高周波電力を発生させることが望ましいため、スイッチングアンプなどが用いられる。
高周波電力発生回路２１４で発生された高周波電力は、インピーダンス検出器２１３を通して可変整合回路２１２に供給され、送電素子部２１１の給電コイル２１１１に給電（印加）される。
高周波電力発生回路２１４は、第１制御部２３の制御信号Ｓ２３２に応じて発生する電力の大きさを可変とすることが可能である。
また、高周波電力発生回路１４は、第１制御部２３の制御信号Ｓ２３２に応じて電力の発生、非発生が制御される（オン、オフ制御される）。
第１通信部２２は、電界結合による非接触通信機能を含み、受電装置３０側の第２通信部３２との間で、インピーダンス制御情報、認証情報、充電引換配信データ、確認信号、受信完了信号、データ保有値、非データ保有通知等の授受が可能である。
第１通信部２２は、大容量のコンテンツの高速転送を可能にするため、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯以上の高い周波数を用いて、第１制御部２３の制御の下、受電装置３０の第２通信部３２と非接触通信が可能である。
第１通信部２２は、大容量のコンテンツの高速転送を可能にするため、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯以上の高い周波数を用いて、第１制御部２３の制御の下、受電装置３０の第２通信部３２と非接触通信が可能である。
第１制御部２３は、インピーダンス検出器２１３の検出結果を受けて、可変整合回路２１２におけるインピーダンス整合により高効率な電力伝送が可能なように第１の制御信号Ｓ２３１を可変整合回路２１２に出力する。
換言すれば、第１制御部２３は、共鳴コイル２１１２が受電装置３０の共鳴コイル３１１２と自己共振周波数が一致し、磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送するように制御する。
換言すれば、第１制御部２３は、共鳴コイル２１１２が受電装置３０の共鳴コイル３１１２と自己共振周波数が一致し、磁界共鳴関係となり電力を効率良く伝送するように制御する。
第１制御部２３は、第１通信部２２の受電装置３０側の第２通信部３２との通信状態に応じて、送電デバイス２１の電力の送電を制御する。
第１制御部２３は、第１通信部２２により受電装置３０の第２通信部３２間でこの充電通信システムに対応した機器であることを確認する認証機能を含む。
第１制御部２３は、認証確認がとれない場合、送電デバイス２１による電力の送電を行わない。たとえば第１制御部２３は、制御信号Ｓ２３２により高周波電力発生回路２１
４に対して高周波電力を発生しないように電力非発生制御を行う。
第１制御部２３は、第１通信部２２により受電装置３０の第２通信部３２間でこの充電通信システムに対応した機器であることを確認する認証機能を含む。
第１制御部２３は、認証確認がとれない場合、送電デバイス２１による電力の送電を行わない。たとえば第１制御部２３は、制御信号Ｓ２３２により高周波電力発生回路２１
４に対して高周波電力を発生しないように電力非発生制御を行う。
第１制御部２３は、認証がとれると、送電デバイス２１の磁界中にある受電装置に対して第１通信部２２により充電引換配信データＣＤＴを送信する。
第１制御部２３は、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの応答として受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電（伝送）するように制御する。
第１制御部２３は、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの応答として受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電（伝送）するように制御する。
第１制御部２３は、第１通信部２２が第２通信部３２と通信可能な状態で充電引換配信データＣＤＴを保有しているか否かを確認する確認信号ＲＮＺを送信する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答として非データ保有通知ＮＤＨを受信すると、第１通信部２２により充電引換配信データＣＤＴを送信する。
そして、第１制御部２３は、上述したように第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答として非データ保有通知ＮＤＨを受信すると、第１通信部２２により充電引換配信データＣＤＴを送信する。
そして、第１制御部２３は、上述したように第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する。
第１制御部２３は、第１通信部２２が第２通信部３２と通信可能な状態（認証確認後）のとき、充電引換配信データＣＤＴを保有しているか否かを確認する確認信号ＲＮＺを送信する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する。
第１制御部２３は、第１通信部２２によりポーリングとして定期的に充電引換配信データＣＤＴを保有しているか否かを確認する確認信号ＲＮＺを送信する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＤの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信しない場合、送電デバイス２１による電力の送電を停止する機能を有する。
第１制御部２３は、確認信号ＲＮＤの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信しない場合、送電デバイス２１による電力の送電を停止する機能を有する。
また、第１制御部２３は、受電装置３０の有無にかかわらず送電デバイス２１による電力の送電を間欠的に行い、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２と通信を開始可能となると（認証確認がとれると）、連続的な送電に切り替える機能を有する。
第１制御部２３は、送電デバイス２１により電力を送電し、受電装置３０の第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを受けると、送電デバイス２１による電力の送電を停止する。
第１制御部２３は、送電デバイス２１により電力を送電し、受電装置３０の第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを受けると、送電デバイス２１による電力の送電を停止する。
受電装置３０の受電デバイス３１は、受電素子部３１１、可変整合回路３１２、整流回路３１３、および電圧安定化回路３１４を含んで構成されている。
受電素子部３１１は、給電素子としての給電コイル３１１１、および共鳴素子としての共振（共鳴）コイル３１１２を有する。
給電コイル３１１１は、共鳴コイル３１１２から電磁誘導によって交流電流が給電される。
この給電コイル３１１１および可変整合回路３１２による給電コイル３１１１構成は非接触充電装置側と同様な構成を採用することが可能である。
この給電コイル３１１１および可変整合回路３１２による給電コイル３１１１構成は非接触充電装置側と同様な構成を採用することが可能である。
共鳴コイル３１１２は、給電コイル３１１１と電磁誘導により結合する空心コイルにより形成され、非接触充電装置２０の共鳴コイル２１１２と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く受信する。
可変整合回路３１２は、第２制御部３３により供給される制御信号Ｓ３３に応じて給電コイル３１１１の負荷端におけるインピーダンス整合機能を有する。
この可変整合回路３１２のインピーダンス整合制御は、たとえば第２通信部３２を通して受信した非接触充電装置２０の第１制御部２３の制御情報に応じて、非接触充電装置２０側の制御に追従するように行われる。
この可変整合回路３１２のインピーダンス整合制御は、たとえば第２通信部３２を通して受信した非接触充電装置２０の第１制御部２３の制御情報に応じて、非接触充電装置２０側の制御に追従するように行われる。
整流回路３１３は、受電した交流電力を整流して直流（ＤＣ）電力として電圧安定化回路３１４に供給する。
電圧安定化回路３１４は、整流回路３１３により供給されるＤＣ電力を、供給先である電子機器の仕様に応じたＤＣ電圧に変換して、その安定化したＤＣ電圧を負荷であるバッテリ３５に供給する。
第２通信部３２は、電界結合による非接触通信機能を含み、非接触充電装置２０側の第１通信部２２との間で、インピーダンス制御情報、認証情報、充電引換配信データ、確認信号、受信完了信号、データ保有値、非データ保有通知等の授受が可能である。
第１通信部２２は、大容量のコンテンツの高速転送を可能にするため、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯以上の高い周波数を用いて、第１制御部２３の制御の下、受電装置３０の第２通信部３２と非接触通信が可能である。
第１通信部２２は、大容量のコンテンツの高速転送を可能にするため、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯以上の高い周波数を用いて、第１制御部２３の制御の下、受電装置３０の第２通信部３２と非接触通信が可能である。
第２制御部３３は、第２通信部３２を通して非接触充電装置２０側の第１通信部２２、さらには第１制御部２３と無線通信により各種情報の授受が可能である。
この各種情報には、インピーダンス制御情報、認証情報、充電引換配信データ、確認信号、受信完了信号、データ保有値、非データ保有通知等の情報が含まれる。
第２制御部３３は、第２通信部３２を通して受信した非接触充電装置２０の第１制御部２３の制御情報に応じて、非接触充電装置２０側の制御に追従するように可変整合回路３１２の制御を行う。
第２制御部３３は、可変整合回路３１２におけるインピーダンス整合により高効率な電力伝送が可能なように制御信号Ｓ３３を可変整合回路３１２に出力する。
この各種情報には、インピーダンス制御情報、認証情報、充電引換配信データ、確認信号、受信完了信号、データ保有値、非データ保有通知等の情報が含まれる。
第２制御部３３は、第２通信部３２を通して受信した非接触充電装置２０の第１制御部２３の制御情報に応じて、非接触充電装置２０側の制御に追従するように可変整合回路３１２の制御を行う。
第２制御部３３は、可変整合回路３１２におけるインピーダンス整合により高効率な電力伝送が可能なように制御信号Ｓ３３を可変整合回路３１２に出力する。
第２制御部３３は、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データＣＤＴを受信すると、メモリ３４に受信が完了した充電引換配信データＣＤＴを記憶して、受信完了通知ＲＥＤを、第２通信部３２を介して第１通信部２２に送信する。
第２制御部３３は、第２通信部３２が第１通信部２２と通信可能状態で、確認信号ＲＮＺを受信し、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有していないときは、第２通信部３２により非データ保有通知ＮＤＨを第１通信部２２に送信する。
そして、第２制御部３３は、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データＣＤＴを受信すると、メモリ３４に受信が完了した充電引換配信データＣＤＴを記憶して受信完了通知ＲＥＤを、第２通信部３２を介して第１通信部２２に送信する。
第２制御部３３は、第２通信部３２が第１通信部２２と通信可能状態で、確認信号ＲＮＺを受信し、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有しているときは第２通信部３２によりデータ保有通知ＤＨＬを第１通信部２２に送信する。
また、第２制御部３３は、バッテリ３５に対する充電が完了し満充電状態となると、第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを第１通信部２２に送信する。
そして、第２制御部３３は、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データＣＤＴを受信すると、メモリ３４に受信が完了した充電引換配信データＣＤＴを記憶して受信完了通知ＲＥＤを、第２通信部３２を介して第１通信部２２に送信する。
第２制御部３３は、第２通信部３２が第１通信部２２と通信可能状態で、確認信号ＲＮＺを受信し、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有しているときは第２通信部３２によりデータ保有通知ＤＨＬを第１通信部２２に送信する。
また、第２制御部３３は、バッテリ３５に対する充電が完了し満充電状態となると、第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを第１通信部２２に送信する。
次に、上記非接触充電通信システム１０の動作の一例を説明する。
図４は、本第１の実施形態に係る非接触充電通信システム１０の基本動作を説明するためのフローチャートである。
図４は、本第１の実施形態に係る非接触充電通信システム１０の基本動作を説明するためのフローチャートである。
受電装置（携帯端末）３０が非接触充電装置２０のステーション２００上に置かれると（ＳＴ１）、非接触通信によって上に置かれた受電装置（携帯端末）３０が充電サービスシステムに対応した機器であることを認証確認する（ＳＴ２）。
ステップＳＴ２において、受電装置（携帯端末）３０が対応していない機器であると確認すると非接触充電装置２０は、送電デバイス２１による電力の送電を行わない。
ステップＳＴ２において、受電装置（携帯端末）３０が対応していない機器であると確認すると非接触充電装置２０は、送電デバイス２１による電力の送電を行わない。
ステップＳＴ２において、受電装置（携帯端末）３０が対応している機器であると確認すると非接触充電装置２０の第１制御部２３は次の制御部を行う。
このとき第１通信部２２は、受電装置（携帯端末）３０の第２通信部３２と１〜２ｃｍ程度の間隔で配置されることから、第２通信部３２と通信可能な状態である。
このとき第１通信部２２は、受電装置（携帯端末）３０の第２通信部３２と１〜２ｃｍ程度の間隔で配置されることから、第２通信部３２と通信可能な状態である。
第１制御部２３は、第１通信部２２により第２通信部３２に対して充電引換配信データＣＤＴを保有しているか否かを確認する確認信号ＲＮＺを送信する（ＳＴ３）。
第２通信部３２を介して確認信号ＲＮＺを受けた受電装置（携帯端末）３０の第２制御部３３は、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有していないときは、第２通信部３２により非データ保有通知ＮＤＨを第１通信部２２に送信する。
この場合、第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答として非データ保有通知ＮＤＨを受信すると、第１通信部２２により充電引換配信データＣＤＴを送信する（ＳＴ４）。
第２制御部３３は、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データＣＤＴを受信すると、メモリ３４に受信が完了した充電引換配信データＣＤＴを記憶して受信完了通知ＲＥＤを、第２通信部３２を介して第１通信部２２に送信する。
そして、第１制御部２３は、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する（ＳＴ５）。
第２通信部３２を介して確認信号ＲＮＺを受けた受電装置（携帯端末）３０の第２制御部３３は、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有していないときは、第２通信部３２により非データ保有通知ＮＤＨを第１通信部２２に送信する。
この場合、第１制御部２３は、確認信号ＲＮＺの応答として非データ保有通知ＮＤＨを受信すると、第１通信部２２により充電引換配信データＣＤＴを送信する（ＳＴ４）。
第２制御部３３は、第２通信部３２で第１通信部２２による充電引換配信データＣＤＴを受信すると、メモリ３４に受信が完了した充電引換配信データＣＤＴを記憶して受信完了通知ＲＥＤを、第２通信部３２を介して第１通信部２２に送信する。
そして、第１制御部２３は、第１通信部２２が受電装置３０の第２通信部３２により充電引換配信データＣＤＴの受信完了通知ＲＥＤを受信すると、送電デバイス２１によりたとえばバッテリ３５が満充電可能な充電電力を送電する（ＳＴ５）。
一方、第２通信部３２を介して確認信号ＲＮＺを受けた受電装置（携帯端末）３０の第２制御部３３は、メモリ３４に充電引換配信データＣＤＴを保有しているときは、第２通信部３２によりデータ保有通知ＤＨＬを第１通信部２２に送信する。
この場合、第１制御部２３は、充電引換配信データＣＤＴの送信処理を行わず、ステップＳＴ５の処理に移行して充電電力を送電する。
この場合、第１制御部２３は、充電引換配信データＣＤＴの送信処理を行わず、ステップＳＴ５の処理に移行して充電電力を送電する。
受電装置（携帯端末）３０で受電デバイス３１によりバッテリ３５に対する充電が行われる。そして、第２制御部３３は、バッテリ３５に対する充電が完了し満充電状態となると、第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを第１通信部２２に送信する。
第１制御部２３は、送電デバイス２１により電力を送電し、受電装置３０の第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを受けると、送電デバイス２１による電力の送電を停止する（ＳＴ７）。
第１制御部２３は、送電デバイス２１により電力を送電し、受電装置３０の第２通信部３２により充電完了通知ＣＧＥを受けると、送電デバイス２１による電力の送電を停止する（ＳＴ７）。
第１制御部２３は、充電完了通知ＣＧＥを受信するまでは、第１通信部２２によりポーリングとして定期的に充電引換配信データＣＤＴを保有しているか否かを確認する確認信号ＲＮＺを送信する。
そして、第１制御部２３は、確認信号ＲＮＤの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信しない場合、送電デバイス２１による電力の送電を停止する。
このように、本非接触充電通信システム１０においては、非接触充電を行いながら、非接触通信系を用いて定期的に受電装置（携帯端末）３０の特定のメモリ上に特定のファイルである充電引換配信データＣＤＴが存在することを確認する。ファイルの存在が確認できなければ、即座に非接触充電を停止する。
ここで、充電中に、定期的に特定のファイルの存在を確認する理由は次の通りである。
すなわち、送電を開始した後に上に置かれた受電装置（携帯端末）３０が別のもの、たとえばこの充電サービスに対応していない携帯端末や金属板等の異物に置き換えられて、発熱などの問題が起こるのを防止するためである。
このとき、非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させることによって、充電を中断せずに、適宜、適切な相手に送電が行われているかの確認をすることができる。
一度、充電サービスステーションの場所をはなれて給電を中断しても、再びステーション２００に近づけたときに、受電装置（携帯端末）３０が特定のデータを保持していることが確認できれば、データの送信はせずに給電を再開する。
そして、第１制御部２３は、確認信号ＲＮＤの応答としてデータ保有通知ＤＨＬを受信しない場合、送電デバイス２１による電力の送電を停止する。
このように、本非接触充電通信システム１０においては、非接触充電を行いながら、非接触通信系を用いて定期的に受電装置（携帯端末）３０の特定のメモリ上に特定のファイルである充電引換配信データＣＤＴが存在することを確認する。ファイルの存在が確認できなければ、即座に非接触充電を停止する。
ここで、充電中に、定期的に特定のファイルの存在を確認する理由は次の通りである。
すなわち、送電を開始した後に上に置かれた受電装置（携帯端末）３０が別のもの、たとえばこの充電サービスに対応していない携帯端末や金属板等の異物に置き換えられて、発熱などの問題が起こるのを防止するためである。
このとき、非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させることによって、充電を中断せずに、適宜、適切な相手に送電が行われているかの確認をすることができる。
一度、充電サービスステーションの場所をはなれて給電を中断しても、再びステーション２００に近づけたときに、受電装置（携帯端末）３０が特定のデータを保持していることが確認できれば、データの送信はせずに給電を再開する。
ところで、充電前の受電装置（携帯端末）３０のバッテリ残量がゼロまたはそれに近い状態の場合、非接触通信による機器認証（このサービスに対応した機器であることの確認）と特定データ（広告等）である充電引換配信データＣＤＴの転送が行えない場合がある。
この場合、たとえば図５に示すように、非接触充電装置２０は受電装置（携帯端末）３０の有無にかかわらず電力を間欠的、たとえば１０秒に１回、１秒間だけ送電し続ける（ＳＴ１１）。
受電装置（携帯端末）３０がステーション２００の上に置かれ、非接触通信系によって機器認証と特定データである充電引換配信データＣＤＴの転送が行われると（ＳＴ１２，ＳＴ１３）、連続的な送電に切り替える（ＳＴ１４）、としてもよい。
この場合、たとえば図５に示すように、非接触充電装置２０は受電装置（携帯端末）３０の有無にかかわらず電力を間欠的、たとえば１０秒に１回、１秒間だけ送電し続ける（ＳＴ１１）。
受電装置（携帯端末）３０がステーション２００の上に置かれ、非接触通信系によって機器認証と特定データである充電引換配信データＣＤＴの転送が行われると（ＳＴ１２，ＳＴ１３）、連続的な送電に切り替える（ＳＴ１４）、としてもよい。
＜２．第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る非接触充電通信システムの全体構成を模式的に示す図である。
図７は、本第２の実施形態に係る非接触充電システムの非接触充電装置と受電装置の回路構成を示すブロック図である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る非接触充電通信システムの全体構成を模式的に示す図である。
図７は、本第２の実施形態に係る非接触充電システムの非接触充電装置と受電装置の回路構成を示すブロック図である。
本第２の実施形態に係る非接触充電通信システム１０Ａと第１の実施形態に係る非接触充電通信システム１０と異なる点は、充電前の受電装置（携帯端末）３０のバッテリ残量がゼロまたはそれに近い状態の場合に対応する構成にある。
本非接触充電通信システム１０Ａにおいては、非接触充電装置２０Ａのステーション２００Ａに受電装置３０が通信可能な位置にあることを検知する検知部３６を含む。
検知部３６は、たとえば圧力センサにより形成される。
本非接触充電通信システム１０Ａにおいては、非接触充電装置２０Ａのステーション２００Ａに受電装置３０が通信可能な位置にあることを検知する検知部３６を含む。
検知部３６は、たとえば圧力センサにより形成される。
図８は、第２の実施形態における、充電前の受電装置（携帯端末）３０のバッテリ残量がゼロまたはそれに近い状態での送電制御の概要を説明するための図である。
この場合、第１制御部３３Ａは、検知部３６により受電装置が通信可能な位置にあることを検知されると（ＳＴ２１）、データ転送を行うに必要な電力を送電しながら（ＳＴ２２）、第１通信部２２により第２通信部３２との通信を開始する（ＳＴ２３）。
ステップＳＴ２３においては、非接触通信系によって機器認証と特定データである充電引換配信データＣＤＴの転送が行われる。
そして、充電引換配信データの送信が成功すると（ＳＴ２４）、送電を継続し（ＳＴ２５）、送信が失敗すると送電を停止する（ＳＴ２６）。
この場合、第１制御部３３Ａは、検知部３６により受電装置が通信可能な位置にあることを検知されると（ＳＴ２１）、データ転送を行うに必要な電力を送電しながら（ＳＴ２２）、第１通信部２２により第２通信部３２との通信を開始する（ＳＴ２３）。
ステップＳＴ２３においては、非接触通信系によって機器認証と特定データである充電引換配信データＣＤＴの転送が行われる。
そして、充電引換配信データの送信が成功すると（ＳＴ２４）、送電を継続し（ＳＴ２５）、送信が失敗すると送電を停止する（ＳＴ２６）。
この場合は、受電装置（携帯端末）３０が、いったんステーション２００Ａの上からとりはずされ、その後、再びステーション２００Ａの上に受電装置（携帯端末）３０が置かれたことを検知部３６が検知するまで送電は行わないこととする。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
小額の充電料金を徴収するかわりにユーザーに広告等のデータを送ることができる。
ユーザー側は、無料で充電サービスを受けられるので手軽に利用することが可能である。
さらに、有益な情報も得られる。携帯端末を充電することができるユーザー側だけでなく、充電サービスを提供する施設側にもメリットがあるので、公共の場所での充電サービスステーションを普及促進することができる。
非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させることで、機器認証の手続きを簡略化することができる。
また充電を中断することなく適宜、送電が適切な相手に行われているかどうかの確認をすることができる。
小額の充電料金を徴収するかわりにユーザーに広告等のデータを送ることができる。
ユーザー側は、無料で充電サービスを受けられるので手軽に利用することが可能である。
さらに、有益な情報も得られる。携帯端末を充電することができるユーザー側だけでなく、充電サービスを提供する施設側にもメリットがあるので、公共の場所での充電サービスステーションを普及促進することができる。
非接触通信系と非接触充電系を同時並列的に動作させることで、機器認証の手続きを簡略化することができる。
また充電を中断することなく適宜、送電が適切な相手に行われているかどうかの確認をすることができる。
１０・・・非接触充電通信システム、２０・・・非接触充電装置、２１１・・・送電素子部、２１１１・・・給電コイル、２１１２・・・共鳴コイル、２１２・・・可変整合回路、２１３・・・インピーダンス検出器、２１４・・・高周波電力発生回路、２２・・・第１通信部、２３・・・第１制御部、２４・・・メモリ、３０・・・受電装置、３１１・・・受電素子部、３１２・・・可変整合回路、３１３・・・整流回路、３１４・・・電圧安定化回路、３２・・・第２通信部、３３・・・第２制御部、３４・・・メモリ（記憶部）、３５・・・バッテリ（負荷）、３６・・・検知部。
Claims (9)
- 磁界結合による充電のための電力を送電する送電デバイスと、電界結合により非接触通信を行う第１通信部とを含む非接触充電装置と、
上記非接触充電装置から送電された電力を、磁界共鳴関係をもって受電する受電デバイスと、電界結合により上記第１通信部と非接触通信が可能な第２通信部とを含み、受電した電力をバッテリに充電する受電装置と、を有し、
上記非接触充電装置は、
上記送電デバイスの磁界中にある上記受電装置に対して上記第１通信部により充電引換配信データを送信し、上記第１通信部が上記受電装置の上記第２通信部により上記充電引換配信データの受信完了通知を受信すると、上記送電デバイスにより上記バッテリが充電可能な電力を送電する第１制御部を含み、
上記受電装置は、
記憶部と、
上記第２通信部で上記第１通信部による上記充電引換配信データを受信すると、上記記憶部に受信が完了した上記充電引換配信データを記憶して受信完了通知を上記第１通信部に送信する第２制御部と、を含む
非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
上記第１通信部が上記第２通信部と通信可能な状態で上記充電引換配信データを保有しているか否かを確認する確認信号を送信し、当該確認信号の応答として非データ保有通知を受信すると、上記第１通信部により充電引換配信データを送信し、上記第１通信部が上記受電装置の上記第２通信部により上記充電引換配信データの受信完了通知を受信すると、上記送電デバイスにより上記バッテリが充電可能な電力を送電し、
上記受電装置の第２制御部は、
上記第２通信部が上記第１通信部と通信可能状態で、上記確認信号を受信し、上記記憶部に上記充電引換配信データを保有していないときは上記第２通信部により上記非データ保有通知を上記第１通信部に送信し、上記第２通信部で上記第１通信部による上記充電引換配信データを受信すると、上記記憶部に受信が完了した上記充電引換配信データを記憶して受信完了通知を上記第１通信部に送信する
請求項１記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
上記第１通信部が上記第２通信部と通信可能な状態で上記充電引換配信データを保有しているか否かを確認する確認信号を送信し、当該確認信号の応答としてデータ保有通知を受信すると、上記送電デバイスにより上記バッテリが充電可能な電力を送電し、
上記受電装置の第２制御部は、
上記第２通信部が上記第１通信部と通信可能状態で、上記確認信号を受信し、上記記憶部に上記充電引換配信データを保有しているときは上記第２通信部により上記データ保有通知を上記第１通信部に送信する
請求項１または２記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
上記第１通信部により上記充電引換配信データを保有しているか否かを確認する確認信号を定期的に送信し、当該確認信号の応答としてデータ保有通知を受信しない場合には、上記送電デバイスによる電力の送電を停止する
請求項２または３記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
上記受電装置の有無にかかわらず上記送電デバイスによる電力の送電を間欠的に行い、上記第１通信部が上記受電装置の第２通信部と通信を開始可能となると、連続的な送電に切り替える
請求項１から４のいずれか一に記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置は、
上記受電装置が通信可能な位置にあることを検知する検知部を含み、
上記第１制御部は、
検知部により上記受電装置が通信可能な位置にあることを検知されると、データ転送を行うに必要な電力を送電しながら、上記第１通信部により上記第２通信部との通信を開始し、上記充電引換配信データの送信が成功すると送電を継続し、送信が失敗すると送電を停止する
請求項１から４のいずれか一に記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１通信部と上記受電装置の第２通信部との通信範囲は、上記受電デバイスが送電デバイスより送電される電力を、磁界共鳴関係をもって受電する範囲内である
請求項１から６のいずれか一に記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
第１通信部により上記受電装置の第２通信部間で充電通信システムに対応した機器であることを確認する認証機能を含む
請求項１から７のいずれか一に記載の非接触充電通信システム。 - 上記非接触充電装置の第１制御部は、
認証確認がとれない場合、上記送電デバイスによる電力の送電を行わない
請求項８記載の非接触充電通信システム。
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|---|---|---|---|
| JP2010145325A JP5533337B2 (ja) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | 非接触充電通信システム |
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|---|---|---|---|
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