JP5320796B2 - Power feeding system, power feeding device and power receiving device - Google Patents

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JP5320796B2 JP2008091626A JP2008091626A JP5320796B2 JP 5320796 B2 JP5320796 B2 JP 5320796B2 JP 2008091626 A JP2008091626 A JP 2008091626A JP 2008091626 A JP2008091626 A JP 2008091626A JP 5320796 B2 JP5320796 B2 JP 5320796B2
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Description

本発明は、給電システム並びに給電装置及び受電装置の技術分野に属し、より詳細には、電磁誘導現象を利用して非接触にて電力を伝送する給電システム並びに当該給電システムを構成する給電装置及び受電装置の技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field of a power feeding system, a power feeding device, and a power receiving device, and more specifically, a power feeding system that transmits power in a non-contact manner using an electromagnetic induction phenomenon, and a power feeding device that constitutes the power feeding system. It belongs to the technical field of power receiving devices.

従来、例えば家庭用電話機の子機に対応する充電器の如く、非接触で電力を供給する給電システムについての研究が盛んである。   2. Description of the Related Art Conventionally, research on a power supply system that supplies power in a non-contact manner, such as a charger corresponding to a handset of a home phone, has been actively conducted.

ここで、当該給電システムとして本発明に関連する背景技術としては、例えば、下記特許文献1に開示されているものがある。当該特許文献1に開示されている給電システムでは、給電モジュールに備えられた一次コイルと受電モジュールに備えられた二次コイルとを対向させつつ近接して配置し、当該コイル間において、電磁誘導現象を利用して電力を伝送すると共に「満充電の情報」等のデータを伝送している。
特開2006−141170公報(例えば第2図等)
Here, as a background art related to the present invention as the power supply system, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 below. In the power supply system disclosed in Patent Document 1, the primary coil provided in the power supply module and the secondary coil provided in the power reception module are arranged in close proximity to each other, and an electromagnetic induction phenomenon occurs between the coils. As well as transmitting electric power, data such as “full charge information” is transmitted.
JP 2006-141170 A (for example, FIG. 2 etc.)

しかしながら、上述した特許文献1には、当該給電システムにおけるデータの伝送において通常必要とされる、いわゆる変調方法については、具体的な記載が一切ない。   However, the above-described Patent Document 1 has no specific description of a so-called modulation method that is normally required for data transmission in the power supply system.

また、当該特許文献1に開示されている給電システムでは、電力と並行してデータをも伝送するに当たり、電力に相当する信号とデータに相当する信号とを用いて予め設定されている搬送波信号を夫々別個に変調して送信する構成とされている。このため、当該給電システムでは都合三つの信号を夫々生成して用いる必要があり、結果として給電システムとしての構成が複雑化してしまうという問題点があった。   Further, in the power feeding system disclosed in Patent Document 1, when transmitting data in parallel with power, a carrier signal set in advance using a signal corresponding to power and a signal corresponding to data is used. Each of them is separately modulated and transmitted. For this reason, it is necessary to generate and use three signals for convenience in the power supply system, resulting in a problem that the configuration of the power supply system becomes complicated.

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、電磁誘導現象を用いて電力とデータ(情報)とを非接触で伝送する給電システムにおいて、当該給電システムとしての構成を簡略化しつつ当該電力及びデータを伝送することが可能な給電システム並びに当該給電システムを構成する給電装置及び受電装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an example of the problem is a power supply system that transmits power and data (information) in a contactless manner using an electromagnetic induction phenomenon. To provide a power feeding system capable of transmitting the power and data while simplifying the configuration as well as a power feeding device and a power receiving device constituting the power feeding system.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、電磁誘導現象を利用して電力及び情報を非接触で授受する給電装置と受電装置とからなる給電システムにおいて、前記給電装置は、給電すべき前記電力に対応したデューティ比で給電パルスが連続するパルス信号を生成する発振部等のパルス信号生成手段と、送信すべき前記情報の内容に応じて情報信号のオン/オフが切り替わる情報担持期間と、前記情報を担持せず当該情報信号が一定レベルとなる情報非担持期間と、を有する当該情報信号を生成するデータ生成部等の情報信号生成手段と、前記生成されたパルス信号を搬送波と見なし、当該パルス信号と前記生成された情報信号とを合成して合成信号を生成する合成部等の合成信号生成手段と、前記電磁誘導現象を利用して非接触で前記生成された合成信号を前記受電装置に給電する給電ヘッド等の給電手段と、前記情報担持期間と前記情報非担持期間との差に対応して、必要とされる前記電力が給電できるように前記デューティ比を制御する発振部等のデューティ比制御手段と、を備え、前記受電装置は、前記電磁誘導現象を利用して非接触で前記給電された合成信号を受電する受電ヘッド等の受電手段と、前記受電した合成信号から前記パルス信号と前記情報信号とを分離する受電ヘッド等の分離手段と、前記分離されたパルス信号から電力信号を生成する整流部等の電力信号生成手段と、前記分離された情報信号から前記情報を抽出するローパスフィルタ等の情報抽出手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a power feeding system including a power feeding device and a power receiving device that exchange power and information in a non-contact manner using an electromagnetic induction phenomenon. A pulse signal generating means such as an oscillating unit that generates a pulse signal in which a power supply pulse continues at a duty ratio corresponding to the power to be supplied, and an information signal is switched on / off according to the content of the information to be transmitted An information signal generating means such as a data generation unit for generating the information signal having an information carrying period and an information non-bearing period in which the information signal is not carried and the information signal is at a certain level; and the generated pulse signal Is combined with the pulse signal and the generated information signal to generate a combined signal, and a combined signal generating means such as a combining unit and the electromagnetic induction phenomenon In a power supply means such as a feeding head for feeding a composite signal said generated in the power receiving device, in response to a difference between the information unsupported period and the information bearing period, to allow feeding said power needed A duty ratio control means such as an oscillating unit for controlling the duty ratio, and the power receiving device receives power from a power receiving head or the like that receives the fed composite signal in a non-contact manner using the electromagnetic induction phenomenon. Separating means such as a power receiving head for separating the pulse signal and the information signal from the received combined signal; and a power signal generating means such as a rectifier for generating a power signal from the separated pulse signal; Information extraction means such as a low-pass filter for extracting the information from the separated information signal.

よって、電磁誘導現象を用いて電力と情報とを非接触で授受する場合において、当該電力に対応するパルス信号を搬送波と見なして情報信号を伝送するので、搬送波を別途用いて電力と情報とを授受する場合に比して給電システムとしての構成を簡略化しつつ当該電力及び情報を授受することができる。
また、情報信号における情報担持期間と情報非担持期間との差に対応して、必要とされる電力が給電できるようにパルス信号におけるデューティ比を制御するので、必要な電力を有効に伝送しつつ併せて情報も伝送することができる。
Therefore, when power and information are exchanged without contact using electromagnetic induction, an information signal is transmitted by regarding the pulse signal corresponding to the power as a carrier wave. The power and information can be exchanged while simplifying the configuration of the power feeding system as compared with the case of exchange.
In addition, the duty ratio in the pulse signal is controlled so that the required power can be fed in response to the difference between the information carrying period and the information non-bearing period in the information signal, so that the necessary power can be transmitted effectively. In addition, information can be transmitted.

上記の課題を解決するために、請求項に記載の発明は、請求項に記載の給電システムにおいて、前記デューティ比制御手段は、前記情報非担持期間に対して前記情報担持期間が長くなるほど、前記デューティ比が相対的に大きくなるように当該デューティ比を制御するように構成される。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 2, in the power supply system of claim 1, wherein the duty ratio control means, as the information bearing periods for the information unsupported period is long The duty ratio is controlled to be relatively large.

よって、情報非担持期間に対して情報担持期間が長くなるほどデューティ比が相対的に大きくなるように当該デューティ比を制御するので、合成信号において電力が伝送される情報非担持期間が短くなっても必要な電力を授受することができる。   Therefore, since the duty ratio is controlled so that the duty ratio becomes relatively larger as the information carrying period becomes longer than the information non-bearing period, even if the information non-bearing period during which power is transmitted in the composite signal becomes shorter Necessary power can be exchanged.

上記の課題を解決するために、請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の給電システムにおいて、前記給電手段及び前記受電手段は、前記電磁誘導現象を用いるためのコイル手段を夫々備えており、前記受電手段における当該コイル手段は、前記給電された合成信号における前記パルス信号の成分を受電する電力受電コイル手段と、当該電力受電コイル手段に対して同軸状に形成され、前記給電された合成信号における前記情報信号の成分を受電する情報受電コイル手段と、から形成されている。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 is the power feeding system according to claim 1 or 2 , wherein the power feeding means and the power receiving means include coil means for using the electromagnetic induction phenomenon. Each of the coil means in the power receiving means is formed coaxially with the power receiving coil means for receiving the component of the pulse signal in the fed composite signal, and the power receiving coil means, Information receiving coil means for receiving the component of the information signal in the fed composite signal.

よって、受電手段におけるコイル手段が、電力受電コイル手段と、当該電力受電コイル手段と同軸状に形成された情報受電コイルと、から形成されているので、受電手段としての小型化、省スペース化を実現することができる。   Therefore, since the coil means in the power receiving means is formed from the power receiving coil means and the information receiving coil formed coaxially with the power receiving coil means, the power receiving means can be reduced in size and space. Can be realized.

上記の課題を解決するために、請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載された給電システムに含まれる前記給電装置であって、前記パルス信号生成手段と、前記情報信号生成手段と、前記合成信号生成手段と、前記給電手段と、 前記デューティ比制御手段と、を備える。 In order to solve the above problem, an invention according to a fourth aspect is the power feeding device included in the power feeding system according to any one of the first to third aspects, wherein the pulse signal generating unit and The information signal generation means, the combined signal generation means, the power supply means, and the duty ratio control means .

よって、電磁誘導現象を用いて電力と情報とを非接触で送信する場合において、当該電力に対応するパルス信号を搬送波と見なして情報信号を送信するので、搬送波を別途用いて電力と情報とを授受する場合に比して給電システムとしての構成を簡略化しつつ当該電力及び情報を送信することができる。
また、情報信号における情報担持期間と情報非担持期間との差に対応して、必要とされる電力が給電できるようにパルス信号におけるデューティ比を制御するので、必要な電力を有効に伝送しつつ併せて情報も伝送することができる。
Therefore, when power and information are transmitted in a non-contact manner using electromagnetic induction, an information signal is transmitted by regarding the pulse signal corresponding to the power as a carrier wave. The power and information can be transmitted while simplifying the configuration of the power feeding system as compared with the case of giving and receiving.
In addition, the duty ratio in the pulse signal is controlled so that the required power can be fed in response to the difference between the information carrying period and the information non-bearing period in the information signal, so that the necessary power can be transmitted effectively. In addition, information can be transmitted.

上記の課題を解決するために、請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載された給電システムに含まれる前記受電装置であって、前記受電手段と、前記分離手段と、前記電力信号生成手段と、前記情報抽出手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 5 is the power receiving device included in the power feeding system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the power receiving unit, Separation means, the power signal generation means, and the information extraction means.

よって、電磁誘導現象を用いて電力と情報とを非接触で受信する場合において、当該電力に対応するパルス信号を搬送波と見なして情報信号を受信するので、搬送波を別途用いて電力と情報とを授受する場合に比して給電システムとしての構成を簡略化しつつ当該電力及び情報を受信することができる。
また、情報信号における情報担持期間と情報非担持期間との差に対応して、必要とされる電力が給電できるようにパルス信号におけるデューティ比を制御するので、必要な電力を有効に伝送しつつ併せて情報も伝送することができる。
Therefore, when power and information are received in a non-contact manner using electromagnetic induction, the pulse signal corresponding to the power is regarded as a carrier wave and an information signal is received. Therefore, power and information are separately used using a carrier wave. The power and information can be received while simplifying the configuration of the power feeding system as compared with the case of giving and receiving.
In addition, the duty ratio in the pulse signal is controlled so that the required power can be fed in response to the difference between the information carrying period and the information non-bearing period in the information signal, so that the necessary power can be transmitted effectively. In addition, information can be transmitted.

本発明によれば、電磁誘導現象を用いて電力と情報とを非接触で授受する場合において、当該電力に対応するパルス信号を搬送波と見なして情報信号を伝送するので、搬送波を別途用いて電力と情報とを授受する場合に比して給電システムとしての構成を簡略化しつつ当該電力及び情報を授受することができる。
また、情報信号における情報担持期間と情報非担持期間との差に対応して、必要とされる電力が給電できるようにパルス信号におけるデューティ比を制御するので、必要な電力を有効に伝送しつつ併せて情報も伝送することができる。
According to the present invention, when power and information are exchanged without contact using an electromagnetic induction phenomenon, an information signal is transmitted by regarding a pulse signal corresponding to the power as a carrier wave. The power and information can be exchanged while simplifying the configuration of the power feeding system as compared with the case of exchanging and information.
In addition, the duty ratio in the pulse signal is controlled so that the required power can be fed in response to the difference between the information carrying period and the information non-bearing period in the information signal, so that the necessary power can be transmitted effectively. In addition, information can be transmitted.

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図1乃至図3を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、給電装置と受電装置とが電磁誘導現象を利用して非接触に接続されてなる給電システムに対して本発明を適用した場合の実施の形態である。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. The embodiment described below is an embodiment when the present invention is applied to a power feeding system in which a power feeding device and a power receiving device are connected in a non-contact manner using an electromagnetic induction phenomenon.

また、図1は実施形態に係る給電システムの概要構成を示すブロック図であり、図2及び図3は当該給電システムに係る波形例を示すタイミングチャートである。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the power feeding system according to the embodiment, and FIGS. 2 and 3 are timing charts showing waveform examples according to the power feeding system.

図1に示すように、実施形態に係る給電システムSは、給電装置TMと、受電装置RVと、により構成されている。そして、給電装置TMから受電装置RVに対して、電磁誘導現象を利用して非接触で電力が供給される。   As illustrated in FIG. 1, the power feeding system S according to the embodiment includes a power feeding device TM and a power receiving device RV. Then, electric power is supplied from the power feeding device TM to the power receiving device RV in a non-contact manner using an electromagnetic induction phenomenon.

また、給電装置TMは、直流電源Bと、パルス信号生成手段及びデューティ比制御手段としての発振部Tと、情報信号生成手段としてのデータ生成部Dと、合成信号生成手段としての合成部Mと、給電手段としての給電ヘッドTHと、対向検出部DTと、により構成されている。更に、受電装置RVは、受電手段及び分離手段としての第1受電ヘッドRH1と、電力信号生成手段としての整流部BGと、電力出力端子OPと、受電手段及び分離手段としての第2受電ヘッドRH2と、情報抽出手段としてのローパスフィルタLと、データ出力端子ODと、により構成されている。   The power supply apparatus TM includes a DC power source B, an oscillation unit T as a pulse signal generation unit and a duty ratio control unit, a data generation unit D as an information signal generation unit, and a synthesis unit M as a synthesis signal generation unit. The power supply head TH as a power supply means and a counter detection unit DT are configured. Further, the power receiving device RV includes a first power receiving head RH1 as a power receiving means and a separating means, a rectifying unit BG as a power signal generating means, a power output terminal OP, and a second power receiving head RH2 as a power receiving means and a separating means. And a low-pass filter L as information extracting means and a data output terminal OD.

次に、給電装置TMにおける動作について、図1及び図2を用いて説明する。   Next, the operation of the power feeding apparatus TM will be described using FIG. 1 and FIG.

給電装置TM内の直流電源Bは、予め設定された電圧値(例えば12ボルト)及び電流値を有する直流電圧/電流(以下、当該直流電圧/電流を、単に直流電力と称する)を発生させて発振部Tに出力する。これにより発振部Tは、直流電源Bから出力された直流電力に基づき、受電装置RVに電送すべき電力の値に対応して予め例えば実験的に設定されているデューティ比を有する電力信号Sp(図2上から三段目参照)を生成して合成部Mに出力する。このディーティ比の例としては、例えば周波数に換算して238キロヘルツに相当するデューティ比とされている。また発振部Tは、後述するデータ信号Sinにおけるデータオン期間Tonとデータオフ期間Toffとの相違(例えば両者の比)に応じて電力信号Spのデューティ比を変えることが可能に構成されている。   The DC power source B in the power supply apparatus TM generates a DC voltage / current having a preset voltage value (for example, 12 volts) and a current value (hereinafter, the DC voltage / current is simply referred to as DC power). Output to the oscillator T. As a result, the oscillation unit T is based on the DC power output from the DC power supply B, and the power signal Sp (having a duty ratio set experimentally in advance, for example, corresponding to the value of the power to be transmitted to the power receiving device RV. 2) (see the third stage from the top in FIG. 2) and output to the synthesis unit M. As an example of the duty ratio, for example, a duty ratio corresponding to 238 kilohertz is converted into a frequency. The oscillation unit T is configured to be able to change the duty ratio of the power signal Sp according to a difference (for example, a ratio between the two) between a data on period Ton and a data off period Toff in a data signal Sin described later.

一方、データ生成部Dは、例えば外部から入力され且つ電力と共に受電装置RVに伝送されるべきデータを担持する上記データ信号Sinを生成して合成部Mに出力する。   On the other hand, the data generation unit D generates, for example, the data signal Sin that carries data that is input from the outside and is to be transmitted to the power receiving device RV together with power, and outputs the data signal Sin to the combining unit M.

ここで、実施形態に係るデータ生成部Dは、図2最上段に示すように、例えば9600bps(bit per Second。周波数4.8キロヘルツに相当)に相当するデータ信号Sinにおいて、伝送すべきデータの内容に対応してそのオン/オフ(又は「HIGH」/「LOW」。以下、同様)が切り替わる期間(当該期間をデータオン期間Tonと称する)と、データを担持せず例えばオン(「HIGH」)のレベルを維持したままの期間(当該期間をデータオフ期間Toffと称する)と、が交互に現出するように当該データ信号Sinを生成する。図2に例示する場合は、データオン期間Tonの長さと、データオフ期間Toffの長さと、の比が1対1.2とされている。   Here, as shown in the uppermost part of FIG. 2, the data generation unit D according to the embodiment uses, for example, a data signal Sin corresponding to 9600 bps (bit per second, frequency 4.8 kilohertz). When the on / off (or “HIGH” / “LOW”, hereinafter the same) is switched corresponding to the content (this period is referred to as a data on period Ton), no data is carried, for example, on (“HIGH”). The data signal Sin is generated so that the period of maintaining the level of () (the period is referred to as the data off period Toff) appears alternately. In the case illustrated in FIG. 2, the ratio between the length of the data on period Ton and the length of the data off period Toff is 1 to 1.2.

上記電力信号Sp及びデータ信号Sinが夫々入力される合成部Mでは、データ信号Sinを反転させて図2上から二段目に示す反転データ信号Sinvとした上で、当該反転データ信号Sinvと電力信号Spとを加算する処理を行う。この結果、合成部Mからは、データ信号Sinにおけるオンの期間(「HIGH」の期間)に電力信号Spが重畳されてなる合成信号Sm(図2上から四段目参照)が、給電ヘッドTHに出力される。   In the synthesizer M to which the power signal Sp and the data signal Sin are respectively input, the data signal Sin is inverted to be an inverted data signal Sinv shown in the second stage from the top of FIG. 2, and then the inverted data signal Sinv and power A process of adding the signal Sp is performed. As a result, the combining unit M generates a combined signal Sm (see the fourth stage from the top in FIG. 2) in which the power signal Sp is superimposed on the ON period (“HIGH” period) of the data signal Sin. Is output.

ここで、当該合成信号Smにおいて電力信号Spが担持されている部分について、図2において符号「100」で示す部分を時間軸上で拡大して具体的に説明すると、データ信号Sinにおいてオン(「HIGH」)である期間では、電力信号Spに相当するデューティ比DY(図2に例示する場合は、ディーティ比DYが約24.8%)で当該合成信号Smのオン/オフが切り替わることとなる。   Here, the portion of the composite signal Sm carrying the power signal Sp will be specifically described by enlarging the portion indicated by the reference numeral “100” in FIG. 2 on the time axis. HIGH ”)), the combined signal Sm is switched on / off at a duty ratio DY corresponding to the power signal Sp (in the example illustrated in FIG. 2, the duty ratio DY is approximately 24.8%). .

次に、合成信号Smを受信した給電ヘッドTHは、図示しないコア及び当該コアの周囲に所定回数(例えば12回)巻回されたコイルにより構成されている。そして、給電ヘッドTHは、受電装置RV内の第1受電ヘッドRH1及び第2受電ヘッドRH2との間で電磁誘導現象により非接触且つ電気的に接続され、合成信号Smとして入力されてくる直流電力及びデータを当該第1受電ヘッドRH1及び第2受電ヘッドRH2に給電する。このとき、給電ヘッドTHは、第1受電ヘッドRH1及び第2受電ヘッドRH2が当該給電ヘッドTHに対向し且つ予め設定されている距離(例えば0.7ミリメートル)にまで近接していることが対向検出部DTにおいて検出された場合のみ、上記給電動作を実行する。   Next, the power feeding head TH that has received the combined signal Sm includes a core (not shown) and a coil wound around the core a predetermined number of times (for example, 12 times). The power feeding head TH is connected in a non-contact and electrical manner by the electromagnetic induction phenomenon between the first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2 in the power receiving device RV, and the DC power input as the composite signal Sm. And the data are supplied to the first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2. At this time, the power feeding head TH is opposed to the first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2 facing the power feeding head TH and close to a preset distance (for example, 0.7 millimeters). The power feeding operation is executed only when detected by the detection unit DT.

次に、受電装置RVにおける動作について、図1及び図2を用いて説明する。   Next, operation in the power receiving device RV will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

受電装置RV内の第1受電ヘッドRH1及び第2受電ヘッドRH2は、図示しない一のコアを共通のコアとし、この共通コアと、当該共通コアの周囲に同軸状に所定回数夫々巻回されたコイルから構成されている。このとき、当該コイルの巻き数は、例えば電力受電用の第1受電ヘッドRH1が6回、データ受信用の第2受電ヘッドRH2が8回とされる。そして、当該第1受電ヘッドRH1及び第2受電ヘッドRH2は、共に給電装置TM内の給電ヘッドTHとの間で電磁誘導現象により非接触且つ電気的に接続されている。   The first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2 in the power receiving device RV have one core (not shown) as a common core, and are wound around the common core and the common core in a coaxial manner a predetermined number of times. It consists of a coil. At this time, the number of turns of the coil is, for example, 6 times for the first power receiving head RH1 for power reception and 8 times for the second power receiving head RH2 for data reception. The first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2 are both non-contact and electrically connected to the power feeding head TH in the power feeding device TM by electromagnetic induction.

この構成において、第1受電ヘッドRH1は、給電ヘッドTHから送信されて来た合成信号Smを受信して整流部BGに出力する。これにより整流部BGは、当該受信された合成信号Smに対して予め設定された整流処理及び増幅処理等を施し、当該合成信号Smに担持されていた直流電力に相当する直流電力Spwを取り出して電力出力端子OPに出力する。この電力出力端子OPから、図示しない外部機器に対して直流電力Spwが給電される。   In this configuration, the first power receiving head RH1 receives the combined signal Sm transmitted from the power feeding head TH and outputs it to the rectifying unit BG. As a result, the rectification unit BG performs preset rectification processing, amplification processing, and the like on the received composite signal Sm, and extracts DC power Spw corresponding to the DC power carried in the composite signal Sm. Output to the power output terminal OP. The DC power Spw is supplied from the power output terminal OP to an external device (not shown).

これに対し、第2受電ヘッドRH2は、給電ヘッドTHから送信されて来た合成信号Smを同様に受信してローパスフィルタLに出力する。ここで、当該ローパスフィルタLは、そのカットオフ周波数が例えば40キロヘルツに設定されており、更に予め設定された閾値(例えば4ボルト)以下の電圧値を有する合成信号Smのみを通過させるコンパレータとしても機能するように設定されている。これによりローパスフィルタLは、当該受信した合成信号Smから上記電力信号Spに相当する成分を除去し、例えば図2下から二段面及び最下段(当該下から二段目は、最下段において符号「101」で示す部分を時間軸上で拡大して示すものである)に例示するようなデータ出力信号Sdoを生成してデータ出力端子ODに出力する。このデータ出力端子ODから、図示しない外部機器に対して当該データが出力される。   On the other hand, the second power receiving head RH2 similarly receives the combined signal Sm transmitted from the power feeding head TH and outputs it to the low-pass filter L. Here, the low-pass filter L may be a comparator whose cut-off frequency is set to, for example, 40 kilohertz, and that only passes the synthesized signal Sm having a voltage value equal to or lower than a preset threshold value (for example, 4 volts). It is set to work. As a result, the low-pass filter L removes the component corresponding to the power signal Sp from the received combined signal Sm. For example, the second stage from the bottom of FIG. 2 and the bottom stage (the second stage from the bottom is the code at the bottom stage). A data output signal Sdo as illustrated in FIG. 10 is generated by enlarging the portion indicated by “101” on the time axis, and is output to the data output terminal OD. The data is output from the data output terminal OD to an external device (not shown).

以上説明したように、実施形態に係る給電システムSでは、給電装置TMから電力とデータとを同時に受電装置RVに送信するに当たり、電力信号Spを言わば搬送波として用い、これをデータ信号Sinの内容に応じて変調することにより、当該電力とデータとを同時に授受する。そしてこのとき、データ信号Sinにおいてデータオフ期間Toffが設けられていることから、十分な電力をデータと共に伝送できる。   As described above, in the power feeding system S according to the embodiment, when the power and the data are simultaneously transmitted from the power feeding apparatus TM to the power receiving apparatus RV, the power signal Sp is used as a carrier wave, and this is used as the content of the data signal Sin. By modulating in response, the power and data are exchanged simultaneously. At this time, since the data off period Toff is provided in the data signal Sin, sufficient power can be transmitted together with the data.

更に、電力信号Spにおけるデューティ比をデータオン期間Tonとデータオフ期間Toffとの相違(例えば比)に応じて可変とすることから、データオフ期間Toffがたとえ短くとも必要な電力をデータと共に伝送できることになる。なおこの場合、通常は、データオフ期間Toffが短くなるほど、電力信号Spのディーティ比を増大させることが好ましい。   Further, since the duty ratio in the power signal Sp is made variable according to the difference (for example, ratio) between the data-on period Ton and the data-off period Toff, the necessary power can be transmitted together with the data even if the data-off period Toff is short. become. In this case, it is usually preferable to increase the duty ratio of the power signal Sp as the data off period Toff becomes shorter.

また、図1及び図2を用いて説明した実施形態では、データ信号Sinがオンの期間に電力信号Spを担持させることとしたが、これ以外に、図3に例示するようにデータ信号Sinがオフ(「LOW」)の期間に電力信号Spを担持させることもできる。このときには、合成信号Smにおける電力信号Spの担持部分が、図2を用いて説明した合成信号Smの部分以外の部分となる(図3上から四段目参照)。このため、図3最下段に例示するように、受電装置RVの最終段においてデータ出力信号Sdoを反転させて反転データ出力信号Sdovとした上で、データ出力端子ODに出力する必要がある。   In the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the power signal Sp is carried while the data signal Sin is on. In addition to this, as illustrated in FIG. The power signal Sp can also be carried during the off (“LOW”) period. At this time, the portion of the combined signal Sm that carries the power signal Sp becomes a portion other than the portion of the combined signal Sm described with reference to FIG. 2 (see the fourth row from the top in FIG. 3). For this reason, as illustrated in the lowermost stage of FIG. 3, it is necessary to invert the data output signal Sdo in the final stage of the power receiving device RV to produce an inverted data output signal Sdov and to output it to the data output terminal OD.

次に、実施形態に係る給電装置TM及び受電装置RVに係る具体的な回路構成を、図4を用いて例示する。   Next, specific circuit configurations of the power supply apparatus TM and the power reception apparatus RV according to the embodiment will be exemplified with reference to FIG.

先ず、給電装置TMに係る具体的な回路構成について図4を用いて説明する。   First, a specific circuit configuration relating to the power supply apparatus TM will be described with reference to FIG.

図4に示すように、給電装置TMは、例えば12ボルトの直流電圧が印加される直流電源Bと、上記発振部TとしてのIC(Integrated Circuit)と、合成部Mとしてのトランジスタと、対向検出部DTとしてのフォトダイオードと、給電ヘッドTHと、の他に、コンデンサ1乃至17並びに29及び30と、抵抗群40、41及び72と、抵抗42乃至54及び60乃至63並びに67乃至71と、スイッチ群73と、トランジスタ80乃至87及び89と、IC91及び92と、サイリスタ93と、ダイオード201と、が図4に例示するように接続されて構成されている。このうち、コンデンサ29及び30と、抵抗60及び61と、抵抗群72と、スイッチ群73と、トランジスタ89と、IC92と、が図4に例示するように接続されてデータ生成部Dが構成されている。   As shown in FIG. 4, the power supply device TM includes, for example, a DC power source B to which a DC voltage of 12 volts is applied, an IC (Integrated Circuit) as the oscillation unit T, a transistor as the synthesis unit M, a counter detection In addition to the photodiode as the part DT and the feeding head TH, the capacitors 1 to 17 and 29 and 30, the resistor groups 40, 41 and 72, the resistors 42 to 54 and 60 to 63 and 67 to 71, A switch group 73, transistors 80 to 87 and 89, ICs 91 and 92, a thyristor 93, and a diode 201 are connected as illustrated in FIG. Among these, the capacitors 29 and 30, the resistors 60 and 61, the resistor group 72, the switch group 73, the transistor 89, and the IC 92 are connected as illustrated in FIG. ing.

他方、受電装置RVは、上記第1受電コイルRH1及び第2受電コイルRH2と、四つのダイオードからなる上記整流部BGと、IC90、コンデンサ33及び34並びに抵抗59並びに64乃至66からなるローパスフィルタLと、電力出力端子OPと、データ出力端子ODと、の他に、コンデンサ18乃至28並びに31及び32と、抵抗55乃至58と、トランジスタ88及び94と、ダイオード200と、が図4に例示するように接続されて構成されている。   On the other hand, the power receiving device RV includes the first power receiving coil RH1 and the second power receiving coil RH2, the rectifying unit BG composed of four diodes, a low pass filter L composed of an IC 90, capacitors 33 and 34, resistors 59 and 64 to 66. In addition to the power output terminal OP and the data output terminal OD, capacitors 18 to 28 and 31 and 32, resistors 55 to 58, transistors 88 and 94, and a diode 200 are illustrated in FIG. Are connected and configured.

そして、この図4に示す回路構成を有する給電システムSにより、電力出力端子OPから、電圧5ボルト、電流22.3ミリアンペアの直流電力を取り出せることが実験的に確認できた。   It was experimentally confirmed that the DC power having a voltage of 5 volts and a current of 22.3 milliamperes can be extracted from the power output terminal OP by the power feeding system S having the circuit configuration shown in FIG.

以上夫々説明したように、実施形態及び実施例に係る給電システムSの構成によれば、よって、電磁誘導現象を用いて電力とデータとを非接触で授受する場合において、当該電力に対応する電力信号Spを搬送波と見なしてデータ信号Sinを伝送するので、搬送波を別途用いて電力とデータとを授受する場合に比して給電システムSとしての構成を簡略化しつつ当該電力及びデータを授受することができる。   As described above, according to the configuration of the power supply system S according to the embodiment and the examples, when power and data are exchanged in a contactless manner using the electromagnetic induction phenomenon, the power corresponding to the power Since the data signal Sin is transmitted with the signal Sp regarded as a carrier wave, the power and data can be exchanged while simplifying the configuration of the power feeding system S compared to the case where the carrier wave is separately used to exchange power and data. Can do.

また、データ信号Sinにおけるデータオン期間Tonとデータオフ期間Toffとの差に対応して、必要とされる電力が給電できるように電力信号Spにおけるデューティ比を制御するので、必要な電力を有効に伝送しつつ併せてデータも伝送することができる。   Further, since the duty ratio in the power signal Sp is controlled so that the required power can be supplied in accordance with the difference between the data on period Ton and the data off period Toff in the data signal Sin, the necessary power is effectively used. Data can also be transmitted while transmitting.

更に、データオフ期間Toffに対してデータオン期間Tonが長くなるほどデューティ比が相対的に大きくなるように当該デューティ比を制御するので、合成信号Smにおいて電力が伝送されるデータオフ期間Toffが短くなっても必要な電力を授受することができる。   Further, since the duty ratio is controlled so that the duty ratio becomes relatively larger as the data on period Ton becomes longer than the data off period Toff, the data off period Toff in which power is transmitted in the composite signal Sm becomes shorter. But you can send and receive the necessary power.

更にまた、受電装置RVにおける受電ヘッドRHが、第1受電ヘッドRH1と、当該第1受電ヘッドRH1と同軸状に形成された第2受電ヘッドRH2と、から形成されているので、受電装置RVとしての小型化、省スペース化を実現することができる。   Furthermore, since the power receiving head RH in the power receiving device RV is formed from the first power receiving head RH1 and the second power receiving head RH2 formed coaxially with the first power receiving head RH1, Can be reduced in size and space.

以上夫々説明したように、本発明は給電システムの分野に利用することが可能であり、特に給電装置と受電装置とを非接触で接続して電力を伝送する給電システムの分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。   As described above, the present invention can be used in the field of power feeding systems, and particularly when applied to the field of power feeding systems in which a power feeding device and a power receiving device are connected in a contactless manner to transmit power. A remarkable effect is obtained.

実施形態に係る給電システムの概要構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power feeding system according to an embodiment. 実施形態に係る給電システムにおける波形例を示すタイミングチャート(I)である。It is a timing chart (I) which shows the example of a waveform in the electric power feeding system concerning an embodiment. 実施形態に係る給電システムにおける波形例を示すタイミングチャート(II)である。It is a timing chart (II) which shows the example of a waveform in the electric power feeding system which concerns on embodiment. 実施形態に係る給電システムの回路構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the circuit composition of the electric supply system concerning an embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34 コンデンサ
40、41、72 抵抗群
42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71 抵抗
73 スイッチ群
80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、94 トランジスタ
90、91、92 IC
93 サイリスタ
200、201 ダイオード201
S 給電システム
B 直流電源
T 発振部
D データ生成部
L ローパスフィルタ
M 合成部
TM 給電装置
RV 受電装置
TH 給電ヘッド
DT 対向検出部
BG 整流部
OP 電力出力端子
OD データ出力端子
RH1 第1受電ヘッド
RH2 第2受電ヘッド
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 Capacitor 40, 41, 72 Resistance group 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 , 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 Resistance 73 Switch group 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 94 Transistor 90, 91, 92 IC
93 Thyristor 200, 201 Diode 201
S Feeding System B DC Power Supply T Oscillator D Data Generator L Low Pass Filter M Synthesizer TM Feeder RV Power Receiver TH Feed Head DT Opposite Detector BG Rectifier OP Power Output Terminal OD Data Output Terminal RH1 First Power Receiver RH2 First 2 Power receiving head

Claims (5)

電磁誘導現象を利用して電力及び情報を非接触で授受する給電装置と受電装置とからなる給電システムにおいて、
前記給電装置は、
給電すべき前記電力に対応したデューティ比で給電パルスが連続するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
送信すべき前記情報の内容に応じて情報信号のオン/オフが切り替わる情報担持期間と、前記情報を担持せず当該情報信号が一定レベルとなる情報非担持期間と、を有する当該情報信号を生成する情報信号生成手段と、
前記生成されたパルス信号を搬送波と見なし、当該パルス信号と前記生成された情報信号とを合成して合成信号を生成する合成信号生成手段と、
前記電磁誘導現象を利用して非接触で前記生成された合成信号を前記受電装置に給電する給電手段と、
前記情報担持期間と前記情報非担持期間との差に対応して、必要とされる前記電力が給電できるように前記デューティ比を制御するデューティ比制御手段と、
を備え、
前記受電装置は、
前記電磁誘導現象を利用して非接触で前記給電された合成信号を受電する受電手段と、
前記受電した合成信号から前記パルス信号と前記情報信号とを分離する分離手段と、
前記分離されたパルス信号から電力信号を生成する電力信号生成手段と、
前記分離された情報信号から前記情報を抽出する情報抽出手段と、
を備えることを特徴とする給電システム。
In a power feeding system composed of a power feeding device and a power receiving device that exchanges power and information in a non-contact manner using electromagnetic induction,
The power supply device
Pulse signal generating means for generating a pulse signal in which a power supply pulse continues at a duty ratio corresponding to the power to be supplied;
Generates an information signal having an information carrying period in which on / off of the information signal is switched according to the content of the information to be transmitted, and an information non-bearing period in which the information signal is at a certain level without carrying the information Information signal generating means for
Considering the generated pulse signal as a carrier wave, combining the pulse signal and the generated information signal to generate a combined signal;
A power feeding means for feeding the generated composite signal to the power receiving device in a non-contact manner using the electromagnetic induction phenomenon;
In response to the difference between the information carrying period and the information non-carrying period, duty ratio control means for controlling the duty ratio so that the required power can be supplied,
With
The power receiving device is:
Power receiving means for receiving the fed composite signal in a non-contact manner using the electromagnetic induction phenomenon;
Separating means for separating the pulse signal and the information signal from the received composite signal;
Power signal generating means for generating a power signal from the separated pulse signal;
Information extracting means for extracting the information from the separated information signal;
A power supply system comprising:
請求項1に記載の給電システムにおいて、
前記デューティ比制御手段は、前記情報非担持期間に対して前記情報担持期間が長くなるほど、前記デューティ比が相対的に大きくなるように当該デューティ比を制御することを特徴とする給電システム。
The power feeding system according to claim 1,
The power supply system, wherein the duty ratio control means controls the duty ratio so that the duty ratio becomes relatively larger as the information carrying period becomes longer than the information non-bearing period .
請求項1又は2に記載の給電システムにおいて、
前記給電手段及び前記受電手段は、前記電磁誘導現象を用いるためのコイル手段を夫々備えており、
前記受電手段における当該コイル手段は、
前記給電された合成信号における前記パルス信号の成分を受電する電力受電コイル手段と、
当該電力受電コイル手段に対して同軸状に形成され、前記給電された合成信号における前記情報信号の成分を受電する情報受電コイル手段と、
から形成されていることを特徴とする給電システム。
In the electric power feeding system according to claim 1 or 2,
The power feeding means and the power receiving means are each provided with coil means for using the electromagnetic induction phenomenon,
The coil means in the power receiving means is
Power receiving coil means for receiving a component of the pulse signal in the fed composite signal;
Information receiving coil means that is coaxially formed with respect to the power receiving coil means and receives the component of the information signal in the fed composite signal;
A power supply system characterized by being formed from .
請求項1から3のいずれか一項に記載された給電システムに含まれる前記給電装置であって、
前記パルス信号生成手段と、
前記情報信号生成手段と、
前記合成信号生成手段と、
前記給電手段と、
前記デューティ比制御手段と、
を備えることを特徴とする給電装置
The power supply apparatus included in the power supply system according to any one of claims 1 to 3 ,
The pulse signal generating means;
The information signal generating means;
The synthesized signal generating means;
The power supply means;
The duty ratio control means;
Feed device, characterized in that it comprises a.
請求項1からのいずれか一項に記載された給電システムに含まれる前記受電装置であって、
前記受電手段と、
前記分離手段と、
前記電力信号生成手段と、
前記情報抽出手段と、
を備えることを特徴とする受電装置。
The power receiving device included in the power feeding system according to any one of claims 1 to 3 ,
The power receiving means;
The separating means;
The power signal generating means;
The information extraction means;
Power receiving apparatus comprising: a.
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