JP2013141387A - 非接触送電装置、非接触受電装置および非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化され、かつ、低コストで作製可能な非接触給電システムを得る。
【解決手段】第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、当該第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、第１の電磁誘導コイルと、第１の共鳴コイルとを有する送電装置と、第２の共鳴コイルと、第２の電磁誘導コイルと、蓄電装置とを有する受電装置と、を有する非接触システムであり、当該第１の電磁誘導コイル及び当該第２の電磁誘導コイルを電磁誘導で共振させることにより、当該第１の周波数で無線通信を行い、当該第１の共鳴コイル及び当該第２の共鳴コイルとの間で磁界共鳴現象を起こすことにより、当該第２の周波数で当該蓄電装置に無線給電を行う非接触給電システムに関する。
【選択図】図１

Description

開示される発明の一態様は、非接触送電装置、非接触受電装置および非接触給電システムに関する。

様々な電子機器の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。近年では、携帯電話及びデジタルビデオカメラ等の携帯型の電子機器の普及が顕著である。また電力を基に動力を得る電気自動車等の電気推進移動体も製品として市場に登場しつつある。

携帯電話、デジタルビデオカメラまたは電気推進移動体には、蓄電装置（バッテリ、蓄電池ともいう）が内蔵されている。当該蓄電装置の充電は、殆どが給電手段である家庭用交流電源より直接的に接触させて行われているのが現状である。また蓄電装置を具備しない構成または蓄電装置に充電された電力を用いない構成では、家庭用交流電源より配線等を介して直接給電し動作させているのが現状である。

一方で非接触により蓄電装置の充電または負荷への給電を行う方式についての研究開発も進んでおり、代表的な方式として、電磁結合方式（電磁誘導方式ともいう）（特許文献１参照）、電波方式（マイクロ波方式ともいう）、磁界共鳴方式（共振方式ともいう）（特許文献２乃至特許文献４参照）が挙げられる。

特許文献２乃至特許文献４に示されるように、磁界共鳴方式の非接触給電技術においては、電力を受ける側の装置（以下、受電装置という）及び電力を供給する側の装置（以下、送電装置という）のそれぞれが、共鳴コイルを有している。また受電装置及び送電装置には、それぞれ電磁誘導コイルが設けられている。送電装置における電源から共鳴コイルへの給電、及び、受電装置における共鳴コイルから負荷への給電は、電磁誘導コイルを介して行われる。

送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルは、特定の周波数で磁界共鳴現象が発現するよう、それぞれの共振周波数（ＬＣ共振）が調整されている。

これら送電装置の共鳴コイル及び受電装置の共鳴コイルが対向し、磁界共鳴現象を起こすことにより、当該共鳴コイル間距離が離れている状態でも、効率の良い電力伝送が実現できる（非特許文献１参照）。

また、近年、個別の対象物にＩＤ（個体識別番号）を与えることで、その対象物が持っている情報の履歴を明確にし、生産、または管理等に役立てるといった個体認識技術が注目されている。特に、無線通信によりデータの送受信を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が世の中に普及しつつある（特許文献５参照）。ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムは、無線通信装置（質問器）とデータキャリア（応答器）から構成され、無線により両者の間でデータのやりとりを行う通信システムである。無線通信装置は、リーダ／ライタ、携帯電話、パーソナルコンピュータなど、無線による信号の送受信が可能であるものを指すが、本明細書においては代表的にリーダ／ライタと表記する。また、データキャリアは、一般にＲＦＩＤ、ＲＦタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、無線タグ、電子タグ等と呼ばれているが、本明細書においては代表的にＲＦＩＤと表記する。

ＲＦＩＤは、電源を持たない受動型のものや、電源を内蔵する能動型のものがある。受動型のＲＦＩＤは、リーダ／ライタから発せられる無線信号（搬送波、または搬送波に変調波を重畳して生成された振幅変調波）を、ＲＦＩＤ内部に設けられた整流回路により直流電圧に変換する機能を有し、この直流電圧を用いてＲＦＩＤ内部の回路が動作する。

特開２００２−１０１５７８号公報 特開２０１０−１９３５９８号公報 特開２０１０−２３９６９０号公報 特開２０１０−２５２４６８号公報 特開２００６−１８００７３号公報

「ワイヤレス給電２０１０ 非接触充電と無線電力伝送のすべて」日経エレクトロニクス、２０１０年３月、ｐｐ．６６−８１

上述のように、無線通信によりデータの送受信を行うＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムは、無線通信装置（質問器）とデータキャリア（応答器）の間でデータのやりとりを行う通信システムである。このようなＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムでは、第１の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚを用いて無線通信が行われる。これにより、効率のよい無線通信ができる。

また、無線通信用のアンテナ（コイル）を非接触給電用として用いることができれば、非接触給電用として新たにアンテナを設ける必要がなくなるので、非接触給電システムの小型化及び低コスト化が可能となる。

無線給電技術及び非接触給電技術とは、交流電源により生成された交流電力を、送電装置から受電装置へ伝送する技術である。

ここで、一般的な交流電源を図２に示す。図２（Ａ）に示す交流電源は、ハーフブリッジ型のスイッチング電源、図２（Ｂ）に示す交流電源は、フルブリッジ型のスイッチング電源である。

図２（Ａ）に示す交流電源は、直流電源３０１、コンデンサ３０２、コンデンサ３０３、トランジスタ３０４、トランジスタ３０５、コイル３０６を有している。トランジスタ３０４及びトランジスタ３０５として、例えばｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを用いる。

図２（Ｂ）に示す交流電源は、直流電源３１１、トランジスタ３１２、トランジスタ３１３、トランジスタ３１４、トランジスタ３１５、コイル３１６を有している。トランジスタ３１２乃至トランジスタ３１５として、例えばｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを用いる。

図２（Ａ）における交流電源では、トランジスタ３０４及びトランジスタ３０５をスイッチング素子とし、外部からトランジスタ３０４及び３０５のそれぞれのゲートに入力される信号により、コイル３０６への電流を交互に流す。これにより交流電力を生成する。

図２（Ｂ）における交流電源では、トランジスタ３１２、トランジスタ３１３、トランジスタ３１４、及びトランジスタ３１５をスイッチング素子とし、外部からトランジスタ３１２及びトランジスタ３１５のゲートに入力される信号、並びに、トランジスタ３１３及びトランジスタ３１４のゲートに入力される信号により、コイル３１６への電流を交互に流す。これにより交流電力を生成する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、トランジスタの駆動周波数が、それぞれの交流電源の動作周波数になる。このように、交流電源の動作周波数は、ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムの周波数、例えば１３．５６ＭＨｚとは異なる第２の周波数、例えば１００ｋＨｚとなる。すなわち、ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムの第１の周波数では、電力伝送において、高い伝送効率を得ることができない。

ただし、第１の周波数で駆動する無線通信用の無線通信装置（質問器）及びデータキャリア（応答器）、並びに、第２の周波数で駆動する非接触給電用の送電装置及び給電装置を、一つの非接触給電システム内に設けると、当該非接触給電システムが大型化してしまい、また作製コストが高くなってしまう。

以上を鑑みて、開示される発明の一様態では、小型化された非接触送電装置を得ることを課題の一とする。また、開示される発明の一態様では、小型化された非接触受電装置を得ることを課題の一とする。また、開示された発明の一態様では、上述の非接触送電装置および非接触受電装置を備える、無線通信及び非接触給電の両方が可能な、小型化された非接触給電システムを得ることを課題の一とする。

また開示される発明の一様態では、無線通信及び非接触給電の両方が可能な非接触給電システムにおいて、低コストで作製可能な非接触給電システムを得ることを課題の一とする。

本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決することを課題とする。

開示される発明の一様態は、第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、当該第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、電磁誘導コイルと、共鳴コイルと、当該電磁誘導コイルと電気的に接続され、当該第１の交流電源及び当該電磁誘導コイルとの接続、又は、当該第２の交流電源及び当該電磁誘導コイルとの接続を切り替えるスイッチと、当該第１の交流電源及び当該第２の交流電源に電気的に接続され、当該スイッチを切り替える制御回路とを有することを特徴とする非接触送電装置に関する。

また開示される発明の一様態は、共鳴コイルと、電磁誘導コイルと、当該電磁誘導コイルに電気的に接続され、変調信号を生成する負荷変調回路と、当該電磁誘導コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、当該整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、当該平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、当該平滑化回路と当該電圧変換回路との間に設けられたスイッチと、当該電圧変換回路の出力電力が入力される充電制御回路と、当該充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、当該負荷変調回路に電気的に接続され、当該スイッチを切り替える制御回路とを有することを特徴とする非接触受電装置に関する。

開示される発明の一様態は、第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、当該第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、第１の電磁誘導コイルと、第１の共鳴コイルとを有する送電装置と、第２の共鳴コイルと、第２の電磁誘導コイルと、蓄電装置とを有する受電装置と、を有する非接触システムであり、当該第１の電磁誘導コイル及び当該第２の電磁誘導コイルを電磁誘導で共振させることにより、当該第１の周波数で無線通信を行い、当該第１の共鳴コイル及び当該第２の共鳴コイルとの間で磁界共鳴現象を起こすことにより、当該第２の周波数で当該蓄電装置に無線給電を行うことを特徴とする非接触給電システムに関する。

開示される発明の一様態は、第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、当該第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、電磁結合により交流電力が伝送される第１の電磁誘導コイルと、磁界共鳴現象により当該第１の電磁誘導コイルから伝送された交流電力を伝送する第１の共鳴コイルと、当該第１の電磁誘導コイルと電気的に接続され、当該第１の交流電源及び当該第１の電磁誘導コイルとの接続、又は、当該第２の交流電源及び当該第１の電磁誘導コイルとの接続を切り替える第１のスイッチと、当該第１の交流電源及び当該第２の交流電源に電気的に接続され、当該第１のスイッチを切り替える第１の制御回路と、を有する送電装置と、当該第２の周波数で磁界共鳴現象を起こすことにより当該第１の共鳴コイルから当該交流電力が伝送される第２の共鳴コイルと、電磁結合により当該第２の共鳴コイルから当該交流電力が伝送され、当該第１の周波数で当該第１の電磁誘導コイルと共振する第２の電磁誘導コイルと、当該第２の電磁誘導コイルに電気的に接続され、返信信号に基づいて変調信号を生成する負荷変調回路と、当該第２の電磁誘導コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、当該整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、当該平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、当該平滑化回路と当該電圧変換回路との間に設けられた第２のスイッチと、当該電圧変換回路の出力電力が入力される充電制御回路と、当該充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、当該負荷変調回路に電気的に接続され、当該返信信号を生成し、当該第２のスイッチを切り替える第２の制御回路と、を有する受電装置と、を有することを特徴とする非接触給電システムに関する。

無線通信を行う場合は、第１の制御回路からの信号により、第１のスイッチが第１の交流電源及び第１の電磁誘導コイルを電気的に接続する。また、第２の制御回路からの信号により、第２のスイッチがオフとなる。これにより、第１の電磁誘導コイル及び第２の電磁誘導コイルとの間で、第１の周波数で電磁誘導により共振が起きる。これにより、送電装置及び受電装置との間で無線通信が行われる。

無線給電（非接触給電）を行う場合は、第１の制御回路からの信号により、第１のスイッチが第２の交流電源及び第１の電磁誘導コイルを電気的に接続する。また、第２の制御回路からの信号により、第２のスイッチがオンとなる。これにより、第２の交流電源からの交流電力が、第１の電磁誘導コイルから第１の共鳴コイルへ電磁結合にて伝送される。第２の周波数で、第１の共鳴コイルから第２の共鳴コイルへ磁界共鳴現象により交流電力が伝送される。さらに、第２の共鳴コイルから第２の電磁誘導コイルへ電磁結合にて交流電力が伝送される。伝送された交流電力は、整流回路で整流され、平滑化回路で平滑化され、直流電力として電圧変換回路に入力される。電圧変換回路で、別の電圧値に変換された直流電力は、充電制御回路を介して蓄電装置に充電される。

開示される発明の一様態において、当該第２の交流電源は、直流電源及び複数のトランジスタを有しており、当該第２の周波数は、当該複数のトランジスタの駆動周波数であることを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該第１の共鳴コイル及び当該第２の共鳴コイルのそれぞれは両端が開放されており、それぞれが浮遊容量を有することを特徴とする。

開示される発明の一様態において、当該第１の共鳴コイル及び当該第２の共鳴コイルのそれぞれの両端にコンデンサが電気的に接続されていることを特徴とする。

開示される発明の一様態により、無線通信及び非接触給電の両方が可能な非接触給電システムにおいて、小型化された非接触給電システムを得ることができる。

また開示される発明の一様態により、無線通信及び非接触給電の両方が可能な非接触給電システムにおいて、低コストで作製可能な非接触給電システムを得ることができる。

非接触給電システムの回路図。 交流電源の回路図。 非接触給電システムの回路図。 非接触給電システムの回路図。 非接触給電システムの動作を示すフローチャート。 非接触給電システムの回路図。 非接触給電システムの動作を示すフローチャート。

以下、本明細書に開示された発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し、本明細書に開示された発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書に開示された発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

なお本明細書に開示された発明において、半導体装置とは、半導体を利用することで機能する素子及び装置全般を指し、電子回路、表示装置、発光装置等を含む電気装置およびその電気装置を搭載した電子機器をその範疇とする。

なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、説明を分かりやすくするために、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態の無線通信機能を組み込んだ非接触給電システムの回路図である。図１に示す非接触給電システムは、送電装置１００及び受電装置２１０を有する。

図１に示す非接触給電システムは、ＲＦＩＤ技術を用いた無線通信システムを非接触給電システムに応用したものである。図１に示す非接触給電システムでは、送電装置１００で発生させる電磁波に振幅変調をかけ、当該振幅変調をかけた電磁波（変調信号）を用いて送電装置１００及び受電装置２１０間で無線通信を行う。

送電装置１００は、第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源１０１、第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源１０２、混合器１０３、送受信回路１０４、制御回路１０５、スイッチ１０６、電磁誘導コイル１０７、共鳴コイル１０８、コンデンサ１０９、整合回路１１０、整合回路１１１を有している。スイッチ１０６は、電磁誘導コイル１０７と交流電源１０１との接続、又は、電磁誘導コイル１０７と交流電源１０２との接続を、制御回路１０５からの信号により切り替える。制御回路１０５として、例えばマイクロプロセッサを用いる。

また受電装置２１０は、コンデンサ２１１、共鳴コイル２１２、電磁誘導コイル２１３、コンデンサ２２４、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４、整流回路２１５、平滑化回路２１６、電圧変換回路２１７、充電制御回路２１８、制御回路２１９、送受信回路２２１、蓄電装置２２２、スイッチ２２３を有している。なお、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４は負荷変調回路２３５を構成している。電圧変換回路２１７として、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。制御回路２１９として、例えばマイクロプロセッサを用いる。平滑化回路２１６として、例えばコンデンサを用いる。

交流電源１０１は、第１の周波数の交流電力を生成する電源である。交流電源１０１は通信用の交流電源であり、例えば１３．５６ＭＨｚの交流電力を生成する。交流電源１０１の第１の端子は、混合器１０３の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１０１の第２の端子は、制御回路１０５の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１０１の第３の端子は、接地されている。

交流電源１０２は、第２の周波数の交流電力を生成する電源である。交流電源１０２は給電用の交流電源であり、例えば１００ｋＨｚの交流電力を生成する。交流電源１０２の第１の端子は、整合回路１１１の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１０２の第２の端子は、制御回路１０５の第２の端子に電気的に接続されている。交流電源１０２の第３の端子は、接地されている。

混合器１０３は、送受信回路１０４からの信号に交流電源１０１からの交流電力を重畳させて、変調信号を生成する機能を有する回路である。混合器１０３の第１の端子は、交流電源１０１の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１０３の第２の端子は、送受信回路１０４の第２の端子及び整合回路１１０の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１０３の第３の端子は、送受信回路１０４の第１の端子に電気的に接続されている。

送受信回路１０４は、制御回路１０５から出力された信号を、混合器１０３が処理可能な信号に変換する機能、及び、送電装置１００が受信した変調信号を、制御回路１０５が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。

送受信回路１０４の第１の端子は、混合器１０３の第３の端子に電気的に接続されている。送受信回路１０４の第２の端子は、混合器１０３の第２の端子及び整合回路１１０の第１の端子に電気的に接続されている。送受信回路１０４の第３の端子は、制御回路１０５の第３の端子と電気的に接続されている。送受信回路１０４の第４の端子は、制御回路１０５の第４の端子と電気的に接続されている。なお、混合器１０３の第２の端子及び整合回路１１０の第１の端子、並びに、送受信回路１０４の第２の端子との間に方向性結合器（「カプラ」ともいう）を配置してもよい。

方向性結合器は、順方向に伝搬する電力（進行波）若しくは逆方向に伝搬する電力（反射波）、またはその両方に対応する信号を取り出すことができる。

制御回路１０５は、受電装置２１０へ送信する送信信号を生成する機能や、当該送信信号に応じて受電装置２１０から返信され、受電装置２１０の情報を有する返信信号を処理する機能を有する。制御回路１０５の第１の端子は、交流電源１０１の第２の端子に電気的に接続されている。制御回路１０５の第２の端子は、交流電源１０２の第２の端子に電気的に接続されている。制御回路１０５の第３の端子は、送受信回路１０４の第３の端子に電気的に接続されている。制御回路１０５の第４の端子は、送受信回路１０４の第４の端子に電気的に接続されている。

整合回路１１０は、電磁誘導コイル１０７及び電磁誘導コイル２１３を電磁誘導により共振させて無線通信を行う場合に、効率よく無線通信が行われるように、インピーダンスの不整合を抑制する機能を有する。整合回路１１０の第１の端子は、送受信回路１０４の第２の端子及び混合器１０３の第２の端子に電気的に接続されている。整合回路１１０の第２の端子は、スイッチ１０６の第１の端子に電気的に接続されている。

整合回路１１１は、共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２を磁界共鳴させて無線給電を行う場合に、効率よく無線給電が行われるように、インピーダンスの不整合を抑制する機能を有する。整合回路１１１の第１の端子は、交流電源１０２の第１の端子に電気的に接続されている。整合回路１１１の第２の端子は、スイッチ１０６の第２の端子に電気的に接続されている。

スイッチ１０６は、上述のように、電磁誘導コイル１０７と交流電源１０１との接続、又は、電磁誘導コイル１０７と交流電源１０２との接続を、制御回路１０５からの信号により切り替える機能を有する。スイッチ１０６の第１の端子は、整合回路１１０の第２の端子に電気的に接続されている。スイッチ１０６の第２の端子は、整合回路１１１の第２の端子に電気的に接続されている。スイッチ１０６の第３の端子は、電磁誘導コイル１０７の一方の端子に電気的に接続されている。スイッチ１０６の第４の端子は、制御回路１０５の第５の端子に電気的に接続されている。スイッチ１０６の第４の端子に入力される制御回路１０５からの信号に基づいて、スイッチ１０６の第１の端子と第３の端子、又は、スイッチ１０６の第２の端子と第３の端子が電気的に接続される。スイッチ１０６の第１の端子と第３の端子が電気的に接続されると、交流電源１０１及び電磁誘導コイル１０７が電気的に接続される。一方、スイッチ１０６の第２の端子と第３の端子が電気的に接続されると、交流電源１０２及び電磁誘導コイル１０７が電気的に接続される。

電磁誘導コイル１０７の一方の端子は、スイッチ１０６の第３の端子に電気的に接続されている。電磁誘導コイル１０７の他方の端子は接地されている。

共鳴コイル１０８の一方の端子は、コンデンサ１０９の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル１０８の他方の端子は、コンデンサ１０９の他方の端子に電気的に接続されている。

交流電源１０２から共鳴コイル１０８への給電は、電磁誘導コイル１０７を介して電磁結合方式を用いて行われる。

送電装置１００の電磁誘導コイル１０７及び受電装置２１０の電磁誘導コイル２１３は、例えば１ループ程度に巻かれたコイルであり、送電装置１００の共鳴コイル１０８及び受電装置２１０の共鳴コイル２１２は、例えば数ループ程度に巻かれたコイルである。

送電装置１００の共鳴コイル１０８、及び後述する受電装置２１０の共鳴コイル２１２は、両端が開放されていてもよい。この場合、共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２はそれぞれ浮遊容量を有しかつＬＣ共振回路として機能する。

送電装置１００の共鳴コイル１０８及び受電装置２１０の共鳴コイル２１２は、特定の周波数で磁界共鳴現象が発現するよう、それぞれの共振周波数（ＬＣ共振）が調整されている。

これら送電装置１００の共鳴コイル１０８及び受電装置２１０の共鳴コイル２１２が対向し、磁界共鳴現象を起こすことにより、当該共鳴コイル間距離が離れている状態でも、効率の良い電力伝送が実現できる。

なおコイルを用いた電力伝送技術において、伝送効率を示す指標となるパラメータとしてｋ×Ｑがある（ｋは結合係数、Ｑは共鳴コイルのＱ値）。結合係数ｋは、給電側の共鳴コイルと受電側の共鳴コイルとの結合の度合いを示す係数である。またＱ値は、共振回路の共振のピークの鋭さを表す値である。磁界共鳴方式の非接触給電技術では、高い伝送効率を実現するため、当該共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２として、Ｑ値が非常に高く設定された共鳴コイル（例えば、Ｑは１００より大きい（ｋ×Ｑが１より大きい））を用いることが好ましい。

受電装置２１０において、共鳴コイル２１２の一方の端子は、コンデンサ２１１の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル２１２の他方の端子は、コンデンサ２１１の他方の端子に電気的に接続されている。

電磁誘導コイル２１３の一方の端子は、コンデンサ２２４の一方の端子、負荷２３１の一方の端子、送受信回路２２１の第１の端子、及び整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。電磁誘導コイル２１３の他方の端子は、コンデンサ２２４の他方の端子、負荷２３４の一方の端子、及び整流回路２１５の第２の端子に電気的に接続されている。

なお図１において、送電装置１００は、電磁誘導コイル１０７、共鳴コイル１０８、及びコンデンサ１０９（送電素子とする）、並びに、受電装置２１０は、電磁誘導コイル２１３、共鳴コイル２１２、及びコンデンサ２１１（受電素子とする）を有しているが、これに限定されない。当該送電素子及び当該受電素子は、それぞれ、ヘリカルアンテナを用いた磁界型の素子や、メアンダラインアンテナを用いた電界型の素子を用いてもよい。

コンデンサ２２４は、電磁誘導コイル１０７及び電磁誘導コイル２１３との間で電磁誘導を行う際に必要である。電磁誘導コイル１０７及び電磁誘導コイル２１３との間で電磁誘導により共振が行われることで、無線通信が行われる。

電磁誘導コイル２１３及びコンデンサ２２４は、共振回路の一種であるＬＣ回路を構成する。共振周波数ｆは、コイルのインダクタンスをインダクタンスＬ、コンデンサの容量値を容量値Ｃとすると、ｆ＝（１／２π）（１／（√Ｌ√Ｃ））で表される。すなわち、共振周波数ｆは、コイルのインダクタンスＬ及びコンデンサの容量値Ｃに依存する関数である。よってコイルのインダクタンスＬ及びコンデンサの容量値Ｃを変えることにより、共振周波数ｆを決定することが可能である。

コンデンサ２２４の一方の端子は、電磁誘導コイル２１３の一方の端子、負荷２３１の一方の端子、送受信回路２２１の第１の端子、及び整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。コンデンサ２２４の他方の端子は、電磁誘導コイル２１３の他方の端子、負荷２３４の一方の端子、及び整流回路２１５の第２の端子に電気的に接続されている。

上述のように、負荷変調回路２３５は、負荷２３１、トランジスタ２３２、トランジスタ２３３、負荷２３４から構成されている。

負荷２３１の一方の端子は、コンデンサ２２４の一方の端子、電磁誘導コイル２１３の一方の端子、送受信回路２２１の第１の端子、及び整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。負荷２３１の他方の端子は、トランジスタ２３２のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。

トランジスタ２３２のゲートは、送受信回路２２１の第２の端子及びトランジスタ２３３のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２３２のソース又はドレインの一方は、負荷２３１の他方の端子に電気的に接続されている。トランジスタ２３２のソース又はドレインの他方は、トランジスタ２３３のソース又はドレインの一方に電気的に接続されており、かつ、接地されている。

トランジスタ２３３のゲートは、送受信回路２２１の第２の端子及びトランジスタ２３２のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２３３のソース又はドレインの一方は、トランジスタ２３２のソース又はドレインの他方に電気的に接続されており、かつ、接地されている。トランジスタ２３３のソース又はドレインの他方は、負荷２３４の他方の端子に電気的に接続されている。

負荷２３４の一方の端子は、電磁誘導コイル２１３の他方の端子、コンデンサ２２４の他方の端子、及び整流回路２１５の第２の端子に電気的に接続されている。負荷２３４の他方の端子は、トランジスタ２３３のソース又はドレインの他方に電気的に接続されている。

整流回路２１５は、４つのダイオードから構成される整流ブリッジである。整流回路２１５は、交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバータ）として機能する。整流回路２１５の第１の端子は、電磁誘導コイル２１３の一方の端子、コンデンサ２２４の一方の端子、負荷２３１の一方の端子、及び送受信回路２２１の第１の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第２の端子は、電磁誘導コイル２１３の他方の端子、コンデンサ２２４の他方の端子、及び負荷２３４の一方の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第３の端子は、平滑化回路２１６の一方の端子及びスイッチ２２３の第１の端子に電気的に接続されている。整流回路２１５の第４の端子は接地されている。

平滑化回路２１６は、整流回路２１５から出力された直流電力を蓄え、かつ放出することにより、直流電力を平滑化する機能を有する。平滑化回路２１６として、本実施の形態ではコンデンサを用いる。平滑化回路２１６の一方の端子は、整流回路２１５の第３の端子及びスイッチ２２３の第１の端子に電気的に接続されている。平滑化回路２１６の他方の端子は、接地されている。

スイッチ２２３は、平滑化回路２１６及び整流回路２１５、並びに、電圧変換回路２１７及び制御回路２１９の第１の端子との接続のオン及びオフを切り替える機能を有する。当該接続のオン及びオフの切り替えは、制御回路２１９の第２の端子からの信号に基づいて行われる。スイッチ２２３の第１の端子は、整流回路２１５の第３の端子及び平滑化回路２１６の一方の端子に電気的に接続されている。スイッチ２２３の第２の端子は、電圧変換回路２１７の第１の端子及び制御回路２１９の第１の端子に電気的に接続されている。スイッチ２２３の第３の端子は、制御回路２１９の第２の端子に電気的に接続されている。

電圧変換回路２１７は、直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路である。電圧変換回路２１７の第１の端子は、制御回路２１９の第１の端子及びスイッチ２２３の第２の端子に電気的に接続されている。電圧変換回路２１７の第２の端子は、充電制御回路２１８の第１の端子に電気的に接続されている。

充電制御回路２１８は、電圧変換回路２１７から出力された直流電力の蓄電装置２２２への充電を制御する回路である。充電制御回路２１８の第１の端子は、電圧変換回路２１７の第２の端子に電気的に接続されている。充電制御回路２１８の第２の端子は、蓄電装置２２２の正極に電気的に接続されている。

蓄電装置２２２の正極は、充電制御回路２１８の第２の端子に電気的に接続されている。蓄電装置２２２の負極は接地されている。

送受信回路２２１は、制御回路２１９から出力された信号を負荷変調回路２３５が処理可能な信号に変換する機能、及び、受電装置２１０が受信した変調信号を、制御回路２１９が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。送受信回路２２１の第１の端子は、電磁誘導コイル２１３の一方の端子、コンデンサ２２４の一方の端子、負荷２３１の一方の端子、及び整流回路２１５の第１の端子に電気的に接続されている。送受信回路２２１の第２の端子は、トランジスタ２３２のゲート及びトランジスタ２３３のゲートに電気的に接続されている。送受信回路２２１の第３の端子は、制御回路２１９の第３の端子に電気的に接続されている。送受信回路２２１の第４の端子は、制御回路２１９の第４の端子に電気的に接続されている。

制御回路２１９は、送電装置１００から送信される信号を処理する機能や、受電装置２１０の情報を有する返信信号を生成する機能や、電圧変換回路２１７に入力される電力（電圧及び電流）を検知する機能、スイッチ２２３のオン及びオフを制御する機能を有する。

制御回路２１９の第１の端子は、電圧変換回路２１７の第１の端子及びスイッチ２２３の第２の端子に電気的に接続されている。制御回路２１９の第２の端子は、スイッチ２２３の第３の端子に電気的に接続されている。制御回路２１９の第３の端子は、送受信回路２２１の第３の端子に電気的に接続されている。制御回路２１９の第４の端子は、送受信回路２２１の第４の端子に電気的に接続されている。

図１に示す非接触給電システムでは、無線通信を行う場合は、スイッチ１０６を交流電源１０２及び電磁誘導コイル１０７に接続する。また、スイッチ２２３をオフにする。

図１に示す非接触給電システムで、無線給電（非接触給電）を行う場合は、スイッチ１０６を交流電源１０１及び電磁誘導コイル１０７に接続する。また、スイッチ２２３をオンにする。

図１に示す非接触給電システムの動作のフローチャートを図５に示す。また図１に示す非接触給電システムの動作において、当該非接触給電システムの構成要素のうち、その動作に関与しない構成要素を点線で表したものが図３及び図４である。

非接触給電システムの給電が開始される（Ｓ１０１）と、まず初期化動作として、電源を通信用の電源である交流電源１０１に設定され、給電用の電源である交流電源１０２がオフになる（Ｓ１０２）。すなわち、スイッチ１０６の第１の端子及び第３の端子が電気的に接続され、交流電源１０１と電磁誘導コイル１０７が電気的に接続される（図３参照）。

次いで、制御回路１０５で生成された送信信号（受電装置２１０の検知信号）が、送受信回路１０４、混合器１０３、整合回路１１０、スイッチ１０６、電磁誘導コイル１０７を介して、交流電源１０１からの交流電力と重畳して受電装置２１０に送信される（Ｓ１０３）。

上述のように、受電装置２１０の電磁誘導コイル２１３及びコンデンサ２２４は、共振回路の一種であるＬＣ回路を構成している。電磁誘導コイル２１３及びコンデンサ２２４は、共振周波数ｆ（例えば１３．５６ＭＨｚ）で共振現象が生じるように、電磁誘導コイル２１３のインダクタンスＬ、コンデンサ２２４の容量値Ｃが設定されている。

これにより、ステップＳ１０３の無線通信は、例えば、１３．５６ＭＨｚという周波数で行われる。

このとき、電磁誘導コイル１０７及び電磁誘導コイル２１３は、電磁誘導共振現象を利用することで無線通信が行われる。なお、当該電磁誘導コイル１０７及び電磁誘導コイル２１３間で電磁誘導共振が発生する周波数は、共鳴コイル１０８及び共鳴コイル２１２の間に生じる磁界共鳴現象には影響を及ぼさない。

送電装置１００からの送信信号（受電装置２１０の検知信号）は、受電装置２１０の電磁誘導コイル２１３、送受信回路２２１を介して、制御回路２１９に送信される。

制御回路２１９から、送信信号に対する返信信号が送受信回路２２１の第２の端子を介して、負荷変調回路２３５に入力される。これにより負荷変調回路２３５は、返信信号に基づいて変調信号を生成する。当該変調信号は、電磁誘導コイル２１３及び電磁誘導コイル１０７が電磁誘導により共振することにより、送電装置１００に送信される。当該変調信号は、電磁誘導コイル１０７、及び送受信回路１０４を介して、制御回路１０５に伝送される。これにより、受電装置２１０の有無が検知される。

送電装置１００からの送信信号（受電装置２１０の検知信号）により、受電装置２１０の存在を検知した場合（Ｓ１０４）、送電装置１００から送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）を送信する（Ｓ１０５）。受電装置２１０の存在を検知しなかった場合（Ｓ１０４）は、再度、送電装置１００から受電装置２１０に送信信号（受電装置２１０の検知信号）を送信する（Ｓ１０３）。

送電装置１００からの送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）を用いて、受電装置２１０が受電可能かどうか、送電装置１００の制御回路１０５により判断される（Ｓ１０６）。受電装置２１０が受電可能な場合、制御回路１０５からの信号により、スイッチ１０６の第２の端子及び第３の端子が電気的に接続され、交流電源１０２及び電磁誘導コイル１０７が電気的に接続される。また、制御回路２１９からの信号により、スイッチ２２３がオンになる（図４参照）。以上により、電源が通信用の電源である交流電源１０１から、給電用の電源である交流電源１０２に切り替えられる（Ｓ１０７）。

給電用の電源である交流電源１０２で生成された交流電力は、スイッチ１０６、電磁誘導コイル１０７を介して、共鳴コイル１０８に伝送された後、磁界共鳴現象により、共鳴コイル１０８から受電装置２１０の共鳴コイル２１２に伝送される。これにより、交流電源１０２の交流電力が給電される（Ｓ１０８）。

送電装置１００の共鳴コイル１０８及びコンデンサ１０９、並びに、受電装置２１０の共鳴コイル２１２及びコンデンサ２１１は、それぞれ、共振回路の一種であるＬＣ回路を構成している。送電装置１００の共鳴コイル１０８及びコンデンサ１０９、並びに、受電装置２１０の共鳴コイル２１２及びコンデンサ２１１は、それぞれが同じ共振周波数ｆで共振現象（磁界共鳴現象）が生じるように、共鳴コイル１０８のインダクタンスＬ及びコンデンサ１０９の容量値Ｃ、並びに、共鳴コイル２１２のインダクタンスＬ及びコンデンサ２１１の容量値Ｃを設定する。磁界共鳴現象を用いて、送電装置１００から受電装置２１０への無線給電を実現する。ステップＳ１０８の無線給電は、例えば１００ｋＨｚの共振周波数ｆを用いて行う。

以上のように、受電装置２１０に伝送された交流電力は、共鳴コイル２１２、電磁誘導コイル２１３を介して整流回路２１５に伝送される。当該交流電力は、整流回路２１５により整流、すなわち直流電力に変換される。さらに当該直流電力は平滑化回路２１６により平滑化される。平滑化された直流電力は、スイッチ２２３を介して電圧変換回路２１７に入力される。電圧変換回路２１７により電圧値を変換される。当該電圧値を変換された直流電力は、充電制御回路２１８に制御される蓄電装置２２２に蓄えられる。

蓄電装置２２２に一定時間給電を実施（Ｓ１０９）後、電源を給電用の電源である交流電源１０２から、通信用の電源である交流電源１０１に切り替える（Ｓ１１１）。より具体的には、送電装置１００の制御回路１０５からの信号により、スイッチ１０６の第１の端子及び第３の端子を電気的に接続する。これにより、交流電源１０２及び電磁誘導コイル１０７を電気的に接続する。また、制御回路２１９からの信号により、スイッチ２２３をオフにする（図３参照）。

次いで、送電装置１００から送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）を送信する（Ｓ１１２）。受電装置２１０が正常に給電できている場合（Ｓ１１３）は、給電を完了する（Ｓ１１４）。受電装置２１０の給電が完了した場合（Ｓ１１４）は、終了処理（Ｓ１１６）を行い、給電を終了する（Ｓ１１７）。

給電が完了してない場合（Ｓ１１４）は、電源を通信用の電源である交流電源１０１から、給電用の電源である交流電源１０２に切り替え（Ｓ１０７）、再度、交流電源１０２からの給電を行う（Ｓ１０８）。

また、受電装置２１０が正常に給電できていない場合（Ｓ１１３）は、異常検知処理（Ｓ１１５）を行い、終了処理（Ｓ１１６）を行い、給電を終了する（Ｓ１１７）。

以上のようにして、本実施の形態の非接触給電システムは、無線通信は交流電源１０１を用いて行い、無線給電（非接触給電）は、交流電源１０２を用いて行う。

以上本実施の形態により、無線通信及び非接触給電の両方が可能な非接触給電システムにおいて、無線通信のシステム及び非接触給電のシステムを別々に作製する必要がない。そのため、本実施の形態により、小型で、かつ、低コストで作製可能な非接触給電システムを得ることができる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる構造を有する非接触給電システムについて説明する。

図６に、図１とは異なる非接触給電システムの回路図を示す。図６に示す非接触給電システムは、送電装置１２０及び受電装置２１０を有する。なお、図６に示す受電装置２１０は、図１に示す受電装置２１０と同じ装置であるので、説明は割愛する。

図６に示す送電装置１２０は、交流電源１２１、混合器１２３、送受信回路１２４、制御回路１２５、整合回路１３０、電磁誘導コイル１２７、共鳴コイル１２８、コンデンサ１２９を有している。

交流電源１２１は、周波数可変の交流電源である。交流電源１２１の詳細な回路は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される。

図２（Ａ）に示すハーフブリッジ型のスイッチング電源は、トランジスタ３０４及びトランジスタ３０５をスイッチング素子とし、外部からトランジスタ３０４及びトランジスタ３０５のそれぞれのゲートに入力される信号により、コイル３０６への電流を交互に流す。これにより交流電力を生成する。

図２（Ａ）に示すハーフブリッジ型のスイッチング電源を交流電源１２１として用いる場合は、トランジスタ３０４及びトランジスタ３０５のゲートに入力される信号の周波数を変化させることにより、無線通信用の周波数（第１の周波数ともいう）の交流電力及び無線給電用の周波数（第２の周波数ともいう）の交流電力を得ることが可能である。

図２（Ｂ）に示すフルブリッジ型のスイッチング電源は、トランジスタ３１２、トランジスタ３１３、トランジスタ３１４、及びトランジスタ３１５をスイッチング素子とし、外部からトランジスタ３１２及びトランジスタ３１５のゲートに入力される信号、並びに、トランジスタ３１３及びトランジスタ３１４のゲートに入力される信号により、コイル３１６への電流を交互に流す。これにより交流電力を生成する。

図２（Ｂ）に示すフルブリッジ型のスイッチング電源を交流電源１２１として用いる場合は、トランジスタ３１２及びトランジスタ３１５のゲートに入力される信号、並びに、トランジスタ３１３及びトランジスタ３１４のゲートに入力される信号の周波数を変化させることにより、無線通信用の周波数（第１の周波数ともいう）の交流電力及び無線給電用の周波数（第２の周波数ともいう）の交流電力を得ることが可能である。

以上により、本実施の形態の非接触給電システムでは、交流電源を２つでなく１つのみ設置し、当該１つの交流電源の周波数を変化させることにより、無線通信及び無線給電の両方を行う。

交流電源１２１の第１の端子は、混合器１２３の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１２１の第２の端子は、制御回路１２５の第１の端子に電気的に接続されている。交流電源１２１の第３の端子は、接地されている。

混合器１２３は、混合器１０３と同じ素子であり、送受信回路１２４からの信号に交流電源１２１からの交流電力を重畳させて、変調信号を生成する機能を有する回路である。混合器１２３の第１の端子は、交流電源１２１の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１２３の第２の端子は、送受信回路１２４の第２の端子及び整合回路１３０の第１の端子に電気的に接続されている。混合器１２３の第３の端子は、送受信回路１２４の第１の端子に電気的に接続されている。

送受信回路１２４は、送受信回路１０４と同じ素子であり、制御回路１２５から出力された信号を、混合器１２３が処理可能な信号に変換する機能、及び、送電装置１２０が受信した変調信号を、制御回路１２５が処理可能な信号に変換する機能を有する回路である。

送受信回路１２４の第１の端子は、混合器１２３の第３の端子に電気的に接続されている。送受信回路１２４の第２の端子は、混合器１２３の第２の端子及び整合回路１３０の第１の端子に電気的に接続されている。送受信回路１２４の第３の端子は、制御回路１２５の第２の端子と電気的に接続されている。送受信回路１２４の第４の端子は、制御回路１２５の第３の端子と電気的に接続されている。

制御回路１２５は、制御回路１０５と同じ素子であり、受電装置２１０へ送信する送信信号を生成する機能や、当該送信信号に応じて受電装置２１０から返信され、受電装置２１０の情報を有する返信信号を処理する機能を有する。

制御回路１２５の第１の端子は、交流電源１２１の第２の端子に電気的に接続されている。制御回路１２５の第２の端子は、送受信回路１２４の第３の端子に電気的に接続されている。制御回路１２５の第３の端子は、送受信回路１２４の第４の端子に電気的に接続されている。

整合回路１３０は、電磁誘導コイル１２７及び電磁誘導コイル２１３を電磁誘導により共振させて無線通信を行う場合、及び、共鳴コイル１２８及び共鳴コイル２１２を磁界共鳴させて無線給電を行う場合、効率よく無線通信及び無線給電が行われるように、インピーダンスの不整合を抑制する機能を有する。整合回路１３０の第１の端子は、送受信回路１２４の第２の端子及び混合器１２３の第２の端子に電気的に接続されている。整合回路１３０の第２の端子は、電磁誘導コイル１２７の一方の端子に電気的に接続されている。

電磁誘導コイル１２７の一方の端子は、整合回路１３０の第２の端子に電気的に接続されている。電磁誘導コイル１２７の他方の端子は接地されている。

共鳴コイル１２８の一方の端子は、コンデンサ１２９の一方の端子に電気的に接続されている。共鳴コイル１２８の他方の端子は、コンデンサ１２９の他方の端子に電気的に接続されている。

図６に示す非接触給電システムの動作のフローチャートを図７に示す。

非接触給電システムの給電が開始される（Ｓ２０１）と、まず初期化動作として、交流電源１２１をオフにする（Ｓ２０２）。

次いで、交流電源１２１を通信用の周波数でオンにする（Ｓ２０３）。すなわち、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）で示される電源に含まれるトランジスタを通信用の周波数（第１の周波数）で駆動する。この周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。

次いで、制御回路１２５で生成された送信信号（受電装置２１０の検知信号）が、送受信回路１２４、混合器１２３、整合回路１３０、電磁誘導コイル１２７を介して、交流電源１２１からの交流電力と重畳して受電装置２１０に送信される（Ｓ２０５）。

このとき、電磁誘導コイル１２７及び電磁誘導コイル２１３は、電磁誘導共振現象を利用することで無線通信が行われる。なお、当該電磁誘導コイル１２７及び電磁誘導コイル２１３の電磁誘導共振現象の周波数では、共鳴コイル１２８及び共鳴コイル２１２の間に生じる磁界共鳴現象には影響を及ぼさない。

送電装置１２０からの送信信号（受電装置２１０の検知信号）は、受電装置２１０の電磁誘導コイル２１３、送受信回路２２１を介して、制御回路２１９に送信される。

制御回路２１９から、送信信号に対する返信信号が送受信回路２２１の第２の端子を介して、負荷変調回路２３５に入力される。これにより負荷変調回路２３５は、返信信号に基づいて変調信号を生成する。当該変調信号は、電磁誘導コイル２１３及び電磁誘導コイル１２７が電磁誘導により共振することにより、送電装置１２０に送信される。当該変調信号は、電磁誘導コイル１２７、及び送受信回路１２４を介して、制御回路１２５に伝送される。これにより、受電装置２１０の有無が検知される。

送電装置１２０からの送信信号（受電装置２１０の検知信号）により、受電装置２１０の存在を検知した場合（Ｓ２０５）、送電装置１００から送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）を送信する（Ｓ２０６）。受電装置２１０の存在を検知しなかった場合（Ｓ２０５）は、再度、送電装置１２０から受電装置２１０に送信信号（受電装置２１０の検知信号）を送信する（Ｓ２０４）。

送電装置１２０からの送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）により、受電装置２１０が受電可能かどうか、送電装置１２０の制御回路１２５により判断される（Ｓ２０７）。受電装置２１０が受電可能な場合、交流電源１２１の通信用の周波数の電力供給を止め（Ｓ２０８）、給電用の周波数の電力供給を開始する（Ｓ２０９）。すなわち、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示される電源に含まれるトランジスタのゲートに入力される信号を、無線通信用の周波数（第１の周波数ともいう）を有する信号から無線給電用の周波数（第２の周波数ともいう）を有する信号に切り替える。この無線給電用の周波数は、例えば、１００ｋＨｚである。

またこのとき、制御回路２１９からの信号により、スイッチ２２３がオンになる。

以上のように、受電装置２１０に伝送された交流電力は、共鳴コイル２１２、電磁誘導コイル２１３を介して整流回路２１５に伝送される。当該交流電力は、整流回路２１５により整流、すなわち直流電力に変換される。さらに当該直流電力は平滑化回路２１６により平滑化される。平滑化された直流電力は、スイッチ２２３を介して電圧変換回路２１７に入力される。電圧変換回路２１７により電圧値を変換される。当該電圧値を変換された直流電力は、充電制御回路２１８に制御される蓄電装置２２２に蓄えられる。

蓄電装置２２２に一定時間給電を実施（Ｓ２１１）後、交流電源１２１の給電用の周波数の電力供給を止め（Ｓ２１２）、通信用の周波数の電力供給を開始する（Ｓ２１３）。すなわち、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示される電源に含まれるトランジスタのゲートに入力される信号を、無線給電用の周波数を有する信号から無線通信の周波数を有する信号に切り替える。この無線給電の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。またこのとき、制御回路２１９からの信号により、スイッチ２２３をオフにする。

次いで、送電装置１２０から送信信号（受電装置２１０の状態取得リクエスト信号）を送信する（Ｓ２１４）。受電装置２１０が正常に給電できている場合（Ｓ２１５）は、給電を完了する（Ｓ２１７）。受電装置２１０の給電が完了した場合（Ｓ２１７）は、終了処理（Ｓ２１８）を行い、給電を終了する（Ｓ２１９）。

給電が完了してない場合（Ｓ２１７）は、交流電源１２１の通信用の周波数の電力供給を止め（Ｓ２０８）、その後給電用の周波数の電力供給を開始し（Ｓ２０９）、再度、交流電源１２１からの給電を行う。

また、受電装置２１０が正常に給電できていない場合（Ｓ２１５）は、異常検知処理（Ｓ２１６）を行い、終了処理（Ｓ２１８）を行い、給電を終了する（Ｓ２１９）。

以上本実施の形態により、無線通信及び非接触給電の両方が可能な非接触給電システムにおいて、無線通信のシステム及び非接触給電のシステムを別々に作製する必要がない。そのため、本実施の形態により、小型で、かつ、低コストで作製可能な非接触給電システムを得ることができる。

１００ 送電装置
１０１ 交流電源
１０２ 交流電源
１０３ 混合器
１０４ 送受信回路
１０５ 制御回路
１０６ スイッチ
１０７ 電磁誘導コイル
１０８ 共鳴コイル
１０９ コンデンサ
１１０ 整合回路
１１１ 整合回路
１２０ 送電装置
１２１ 交流電源
１２３ 混合器
１２４ 送受信回路
１２５ 制御回路
１２７ 電磁誘導コイル
１２８ 共鳴コイル
１２９ コンデンサ
１３０ 整合回路
２１０ 受電装置
２１１ コンデンサ
２１２ 共鳴コイル
２１３ 電磁誘導コイル
２１５ 整流回路
２１６ 平滑化回路
２１７ 電圧変換回路
２１８ 充電制御回路
２１９ 制御回路
２２１ 送受信回路
２２２ 蓄電装置
２２３ スイッチ
２２４ コンデンサ
２３１ 負荷
２３２ トランジスタ
２３３ トランジスタ
２３４ 負荷
２３５ 負荷変調回路
３０１ 直流電源
３０２ コンデンサ
３０３ コンデンサ
３０４ トランジスタ
３０５ トランジスタ
３０６ コイル
３１１ 直流電源
３１２ トランジスタ
３１３ トランジスタ
３１４ トランジスタ
３１５ トランジスタ
３１６ コイル

Claims (12)

1. 第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、
   前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、
   電磁誘導コイルと、
   共鳴コイルと、
   前記電磁誘導コイルと電気的に接続され、前記第１の交流電源と前記電磁誘導コイルとの接続、又は、前記第２の交流電源と前記電磁誘導コイルとの接続を切り替えるスイッチと、
   前記第１の交流電源及び前記第２の交流電源に電気的に接続され、前記スイッチを切り替える制御回路と、
   を有することを特徴とする非接触送電装置。
2. 請求項１において、
   前記第２の交流電源は、直流電源及び複数のトランジスタを有しており、
   前記第２の周波数は、前記複数のトランジスタの駆動周波数であることを特徴とする非接触送電装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記共鳴コイルは、両端が開放されたコイルであり、浮遊容量によるコンデンサを有することを特徴とする非接触送電装置。
4. 請求項１又は請求項２において、
   前記共鳴コイルの両端にコンデンサが電気的に接続されていることを特徴とする非接触送電装置。
5. 共鳴コイルと、
   電磁誘導コイルと、
   前記電磁誘導コイルに電気的に接続され、変調信号を生成する負荷変調回路と、
   前記電磁誘導コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
   前記整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、
   前記平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、
   前記平滑化回路と前記電圧変換回路との間に設けられたスイッチと、
   前記電圧変換回路の出力電力が入力される充電制御回路と、
   前記充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、
   前記負荷変調回路に電気的に接続され、前記スイッチを切り替える制御回路と、
   を有することを特徴とする非接触受電装置。
6. 請求項５において、
   前記共鳴コイルは、両端が開放されたコイルであり、浮遊容量によるコンデンサを有することを特徴とする非接触受電装置。
7. 請求項５において、
   前記共鳴コイルの両端にコンデンサが電気的に接続されていることを特徴とする非接触受電装置。
8. 第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、第１の電磁誘導コイルと、第１の共鳴コイルと、を有する送電装置と、
   第２の共鳴コイルと、第２の電磁誘導コイルと、蓄電装置とを有する受電装置と、
   を有する非接触システムであり、
   前記第１の電磁誘導コイル及び前記第２の電磁誘導コイルを電磁誘導で共振させることにより、前記第１の周波数で無線通信を行い、
   前記第１の共鳴コイル及び前記第２の共鳴コイルとの間で磁界共鳴現象を起こすことにより、前記第２の周波数で前記蓄電装置に無線給電を行うことを特徴とする非接触給電システム。
9. 第１の周波数の交流電力を生成する第１の交流電源と、
   前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の交流電力を生成する第２の交流電源と、
   電磁結合により交流電力が伝送される第１の電磁誘導コイルと、
   磁界共鳴現象により前記第１の電磁誘導コイルから伝送された交流電力を伝送する第１の共鳴コイルと、
   前記第１の電磁誘導コイルと電気的に接続され、前記第１の交流電源及び前記第１の電磁誘導コイルとの接続、又は、前記第２の交流電源及び前記第１の電磁誘導コイルとの接続を切り替える第１のスイッチと、
   前記第１の交流電源及び前記第２の交流電源に電気的に接続され、前記第１のスイッチを切り替える第１の制御回路と、
   を有する送電装置と、
   前記第２の周波数で磁界共鳴現象を起こすことにより前記第１の共鳴コイルから前記交流電力が伝送される第２の共鳴コイルと、
   電磁結合により前記第２の共鳴コイルから前記交流電力が伝送され、前記第１の周波数で前記第１の電磁誘導コイルと共振する第２の電磁誘導コイルと、
   前記第２の電磁誘導コイルに電気的に接続され、返信信号に基づいて変調信号を生成する負荷変調回路と、
   前記第２の電磁誘導コイルに伝送された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
   前記整流回路で変換された直流電力を平滑化する平滑化回路と、
   前記平滑化された直流電力の電圧値を別の電圧値に変換する電圧変換回路と、
   前記平滑化回路と前記電圧変換回路との間に設けられた第２のスイッチと、
   前記電圧変換回路の出力電力が入力される充電制御回路と、
   前記充電制御回路により充電が制御される蓄電装置と、
   前記負荷変調回路に電気的に接続され、前記返信信号を生成し、前記第２のスイッチを切り替える第２の制御回路と、
   を有する受電装置と、
   を有することを特徴とする非接触給電システム。
10. 請求項８又は請求項９において、
    前記第２の交流電源は、直流電源及び複数のトランジスタを有しており、
    前記第２の周波数は、前記複数のトランジスタの駆動周波数であることを特徴とする非接触給電システム。
11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
    前記第１の共鳴コイル及び前記第２の共鳴コイルのそれぞれは、両端が開放されたコイルであり、浮遊容量によるコンデンサを有することを特徴とする非接触給電システム。
12. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
    前記第１の共鳴コイル及び前記第２の共鳴コイルのそれぞれの両端にコンデンサが電気的に接続されていることを特徴とする非接触給電システム。

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