JPWO2013105312A1

JPWO2013105312A1 - 電力伝送システム

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Publication number: JPWO2013105312A1
Application number: JP2013553196A
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Inventors: 真治郷間; 勉家木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2015-05-11
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Abstract

データ通信と電力伝送とを同時に行う場合であっても、高い通信感度で安定したデータ通信を行うことができる電力伝送システムを提供する。第一乃至第三の結合電極対のうち少なくとも第三の結合電極対は基準電位と接続してある基準電極対であり、第一の通信部の一端は送電装置の基準電位に、第二の通信部の一端は受電装置の基準電位に、それぞれ接続されている。第一の通信部の他端は、送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、第二の通信部の他端は、受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、それぞれ接続されている。

Description

本発明は、物理的に接続することなく電力を伝送する電力伝送システムに関する。特に、電界結合型の電力伝送とデータ通信との両方に用いることが可能な電力伝送システムに関する。

近年、非接触で電力を伝送する電子機器が多々開発されている。電子機器における非接触のデータ通信は、無線ＬＡＮ等で簡単に行うことができる。しかし、データ通信におけるセキュリティを考慮して、電子機器を所定の場所に配置した場合にのみデータ通信を行うことが可能な装置も開発されている。

例えば特許文献１に開示してある電力供給（伝送）システムでは、固定体（送電装置）に電力源を、可動体（受電装置）に負荷回路を設けてあり、電力源及び負荷回路にそれぞれ並列に通信部が設けてある。図９は、従来の電力伝送システムにおける通信部の配置を示す模式回路図である。

図９において、送電装置１と受電装置２とは、第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂとで電界結合されている。送電装置１の第一の通信部１３の一端は、電圧発生回路（電力源）１２の一端と接続されている。送電装置１の第一の通信部１３の他端は、第一の結合電極対１０ａに至る電力線にカプラを介して接続されている。受電装置２の第二の通信部２３の一端は、負荷回路２４に接続されている。受電装置２の第二の通信部２３の他端は、第一の結合電極対１０ａに至る電力線にカプラを介して接続されている。

受電装置２は、送電装置１から交流電力を第一及び第二の結合電極対１０ａ、１０ｂを介して受電し、整流回路２２で直流電力に変換して負荷回路２４に供給する。受電装置２では、負荷回路２４の一端が基準電位となるよう接地されている。例えば回路基板の接地電極（グランドパターン）、受電装置２の筐体のシールド部（シールドケース）等に負荷回路２４の一端が接続されている。第一の通信部１３と第二の通信部２３とは、第一の結合電極対１０ａと第二の結合電極対１０ｂとが電界結合することにより通信することが可能となっている。これにより、電力伝送とデータ通信とを同時に行うことが可能となっている。

特開２００９−０８９５２０号公報

しかし、図９に示すように、送電装置１の電力発生回路（電力源）１２及び受電装置２の負荷回路２４にそれぞれ並列に第一の通信部１３及び第二の通信部２３が設けてある場合、高電圧の電力信号に対して直接変調することになる。したがって、何らかの理由で電力が変動した場合、第一の通信部１３及び第二の通信部２３に入力される信号のレベルも大きく変動するため、ノイズが混入しやすく、高い通信感度で安定したデータ通信を行うことが困難であるという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、データ通信と電力伝送とを同時に行う場合であっても、高い通信感度で安定したデータ通信を行うことができる電力伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る電力伝送システムは、送電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された電圧発生回路と、データ通信することが可能な第一の通信部とを有する送電装置と、受電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された負荷回路と、データ通信することが可能な第二の通信部とを有する受電装置とを備え、前記送電装置側の第一乃至第三の結合電極と前記受電装置側の第一乃至第三の結合電極とで第一乃至第三の結合電極対を形成し、容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、前記第一乃至第三の結合電極対のうち少なくとも前記第三の結合電極対は基準電位と接続してある基準電極対であり、前記第一の通信部の一端は前記送電装置の基準電位に、前記第二の通信部の一端は前記受電装置の基準電位に、それぞれ接続されており、前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、それぞれ接続されていることを特徴とする。

上記構成では、基準電極対である第三の結合電極対を、電力伝送用の第一の結合電極対及び第二の結合電極対とは別個に設けてあり、送電装置の第一の通信部の一端及び受電装置の第二の通信部の一端を、それぞれ送電装置及び受電装置の基準電位に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部及び第二の通信部の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比（信号対雑音比）を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信をより安定させることが可能となる。

また、本発明に係る電力伝送システムにおいて、前記送電装置の基準電位は接地電位であることが好ましい。

上記構成では、送電装置の基準電位が接地電位であるので、基準電位が一定となり、電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

また、本発明に係る電力伝送システムにおいて、前記第一の通信部の一端は前記送電装置側の第三の結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記受電装置側の第三の結合電極に、それぞれ接続されていることが好ましい。

上記構成によれば、第一の通信部の一端が送電装置側の第三の結合電極に、第二の通信部の一端が受電装置側の第三の結合電極に、それぞれ接続されているので、第一の通信部及び第二の通信部の一端を確実に基準電位とすることができ、電力伝送時の電位変動の影響を受けにくく、安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。また、電力伝送用の電極の一部をデータ通信用に共用することにより、機器を小型化することができるとともに、安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことも可能となる。

また、本発明に係る電力伝送システムにおいて、前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されており、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されていることが好ましい。

上記構成では、第一の通信部の他端は、送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されており、第二の通信部の他端は、受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されているので、第一及び第二の結合電極対がいずれも高電位である能動電極として機能する対称構成とした場合であっても、比較的安定したデータ通信を行うことが可能となる。

また、本発明に係る電力伝送システムにおいて、前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されており、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されていることが好ましい。

上記構成では、第一の通信部の他端は、送電装置側の第一又は第二の結合電極のうちいずれかにカプラを介して接続されており、第二の通信部の他端は、受電装置側の第一又は第二の結合電極のうちいずれかにカプラを介して接続されているので、結合電極が非対称構成であっても、比較的安定したデータ通信を行うことが可能となる。また、第一の通信部の他端は、送電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されており、第二の通信部の他端は、受電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されているので、第一の通信部及び第二の通信部は電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

本発明に係る電力伝送システムでは、基準電極対である第三の結合電極対を、電力伝送用の第一の結合電極対及び第二の結合電極対とは別個に設けてあり、送電装置の第一の通信部の一端及び受電装置の第二の通信部の一端を、それぞれ送電装置及び受電装置の基準電位に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部及び第二の通信部の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比（信号対雑音比）を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信をより安定させることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの他の構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの他の構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムのさらに他の構成を示す模式回路図である。本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの受電装置として用いるスマートフォンの構成を示す模式図である。本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置及び受電装置の構成を模式的に示す縦断面図である。従来の電力伝送システムにおける通信部の配置を示す模式回路図である。

以下、本発明の実施の形態における電力伝送システム、及び該電力伝送システムで用いる送電装置、受電装置について、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る電力伝送システムの送電装置１は、少なくとも電圧発生回路１２と、図示しない増幅器及び昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する送電装置１側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。また、受電装置２は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路２２、負荷回路２４を含む受電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する受電装置２側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。

送電装置１の送電モジュール部の電圧発生回路１２は、１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数の交流電圧を発生し、発生した交流電圧は、図示しない昇圧トランスにより１００Ｖ〜１０ｋＶに昇圧される。第一及び第二の結合電極対１０ａ、１０ｂで容量結合することにより、昇圧された交流電圧が非接触で伝送される。伝送された交流電圧は、受電装置２の受電モジュール部の降圧トランスにより降圧され、整流回路２２を介して直流電圧に変換されて、負荷回路２４へ直流電力が供給される。

本実施の形態１では、電力伝送に用いる第一の結合電極対１０ａ、第二の結合電極対１０ｂの他に、基準電位と接続されている基準電極対として第三の結合電極対３１を設けてある。第三の結合電極対３１のうち、送電装置１側の第三の結合電極は、送電装置１の基準電位（接地電位）に、受電装置２側の第三の結合電極は受電装置２の基準電位、例えば受電装置２の回路基板の接地電極、受電装置２の筐体のシールド部等に、それぞれ接続されている。

送電装置１の第一の通信部１３は、一端を第二の結合電極対１０ｂに、他端をカプラを介して第一の結合電極対１０ａに接続してある。第二の結合電極対１０ｂの送電装置１側の第二の結合電極は、送電装置１の基準電位（接地電位）に接続してある。すなわち、第一の通信部１３の一端は、送電装置１の基準電位に接続されている。

受電装置２の第二の通信部２３は、一端を第三の結合電極対３１に、他端を第一の結合電極対１０ａに接続された整流回路２２と負荷回路２４との間にカプラを介して接続してある。第三の結合電極対３１の受電装置２側の第三の結合電極は、受電装置２の基準電位、例えば受電装置２の回路基板の接地電極、受電装置２の筐体のシールド部等に接続してある。すなわち、第二の通信部２３の一端は、受電装置２の基準電位に接続されている。なお、本実施の形態１では、送電装置１の基準電位は接地電位であるので、基準電位が一定となり、電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

電力伝送は、第一の結合電極対１０ａ、第二の結合電極対１０ｂを介して行われるが、上述のように第一の通信部１３及び第二の通信部２３の一端は、いずれも基準電位に接続されているため、電力伝送時に第一の通信部１３及び第二の通信部２３の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信をより安定させることが可能となる。

以上のように本実施の形態１によれば、基準電極対である第三の結合電極対３１を、電力伝送用の第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂとは別個に設けてあり、送電装置１の第一の通信部１３の一端及び受電装置２の第二の通信部２３の一端を、それぞれ送電装置１及び受電装置２の基準電位に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部１３及び第二の通信部２３の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比を高くすることができる。したがって、電力伝送と同時に安定したデータ通信を行うことが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。図２に示すように、本実施の形態２に係る電力伝送システムの送電装置１は、少なくとも電圧発生回路１２と、図示しない増幅器及び昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する送電装置１側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。また、受電装置２は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路２２、負荷回路２４を含む受電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する受電装置２側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。

本実施の形態２では、実施の形態１と同様、電力伝送に用いる第一の結合電極対１０ａ、第二の結合電極対１０ｂの他に、基準電位と接続されている基準電極対として第三の結合電極対３１を設けてある。第三の結合電極対３１のうち、送電装置１側の第三の結合電極は、送電装置１の基準電位（接地電位）に、受電装置２側の第三の結合電極は受電装置２の基準電位、例えば受電装置２の回路基板の接地電極、受電装置２の筐体のシールド部等に、それぞれ接続されている。

送電装置１の第一の通信部１３は、一端を第三の結合電極対３１に、他端をカプラを介して第二の結合電極対１０ｂに接続してある。実施の形態１とは異なり、第二の結合電極対１０ｂの送電装置１側の第二の結合電極は、送電装置１の基準電位（接地電位）とは接続しておらず、第三の結合電極対３１の送電装置１側の第三の結合電極が送電装置１の基準電位（接地電位）と接続してある。

受電装置２の第二の通信部２３は、一端を第三の結合電極対３１に、他端をカプラを介して第一の結合電極対１０ａに整流回路２２の手前にて接続してある。第二の通信部２３の他端は、カプラを介して第二の結合電極対１０ｂに接続してあっても良い。第三の結合電極対３１の受電装置２側の第三の結合電極は、受電装置２の基準電位、例えば受電装置２の回路基板の接地電極、受電装置２の筐体のシールド部等に接続してある。

送電装置１の電圧発生回路１２は平衡動作をしており、第一の結合電極対１０ａの送電装置１側の第一の結合電極も、第二の結合電極対１０ｂの送電装置１側の第二の結合電極も、送電装置１の基準電位には接続されていない。したがって、大きな電圧で電力伝送を行う場合であっても、第三の結合電極対３１の基準電位は、実施の形態１に係る電力伝送システムよりも安定している。

図３は、本発明の実施の形態２に係る電力伝送システムの他の構成を示す模式回路図である。図３では、送電装置１の筐体１０及び受電装置２の筐体２０を、接地用のシールドケース（シールド部）として用い、基準電位と接続されている基準電極対として機能する第三の結合電極対３１を、送電装置１の筐体１０の一部及び受電装置２の筐体２０の一部として形成している。

そして、第三の結合電極対３１を独立して設けるのではなく、送電装置１の筐体１０の一部及び受電装置２の筐体２０の一部として形成しているので、送電装置１及び受電装置２の小型化を図ることができ、送電装置１に受電装置２を載置することが可能な領域内であれば、どの位置に第三の結合電極対３１を配置しても良いので、設計の自由度が大きく向上する。

以上のように本実施の形態２によれば、基準電極対である第三の結合電極対３１を、電力伝送用の第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂとは別個に設けてあり、送電装置１の第一の通信部１３の一端及び受電装置２の第二の通信部２３の一端を、それぞれ送電装置１及び受電装置２の基準電位に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部１３及び第二の通信部２３の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比を高くすることができる。したがって、電力伝送と同時に安定したデータ通信を行うことが可能となる。なお、本実施の形態２では、第三の結合電極対３１が電界結合している例を示したが、第三の結合電極対３１は互いに直接接触して結合していても良い。第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂに比べ、第三の結合電極対３１の間に生じる電位差は小さいので、接触によりアーク放電が生じたりするおそれがないからである。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの構成を示す模式回路図である。図４に示すように、本実施の形態３に係る電力伝送システムの送電装置１は、少なくとも電圧発生回路１２と、図示しない増幅器及び昇圧トランスを有する送電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する送電装置１側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。また、受電装置２は、少なくとも図示しない降圧トランス、整流回路２２、負荷回路２４を含む受電モジュール部と、第一乃至第三の結合電極対１０ａ、１０ｂ、３１を形成する受電装置２側の第一乃至第三の結合電極とを備えている。

本実施の形態３では、実施の形態２と同様、電力伝送に用いる第一の結合電極対１０ａ、第二の結合電極対１０ｂの他に、基準電位と接続されている基準電極対として第三の結合電極対３１を設けてある。第三の結合電極対３１のうち、送電装置１側の第三の結合電極は、送電装置１の基準電位（接地電位）に、受電装置２側の第三の結合電極は受電装置２の基準電位、例えば受電装置２の回路基板の接地電極、受電装置２の筐体のシールド部等に、それぞれ接続されている。

送電装置１の第一の通信部１３は、一端を第三の結合電極対３１に、他端をカプラを介して第二の結合電極対１０ｂに接続してある。第二の結合電極対１０ｂの送電装置１側の第二の結合電極は、送電装置１の基準電位とは接続しておらず、第三の結合電極対３１の送電装置１側の第三の結合電極が送電装置１の基準電位（接地電位）と接続してある。また、実施の形態２とは異なり、第二の結合電極対１０ｂの電極面積は第一の結合電極対１０ａの電極面積よりも広く、その結果、第二の結合電極対１０ｂの電位が第一の結合電極対１０ａの電位よりも低くなっている。すなわち、相対的に高電位の第一の結合電極対１０ａが能動電極対として機能し、相対的に低電位の第二の結合電極対１０ｂが受動電極対として機能する、非対称構成となっている。このような非対称構成とすることにより、第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂがいずれも高電位である能動電極対として機能する対称構成とした場合に比べて、電極設計の自由度を高めることができる。

図５は、本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムの他の構成を示す模式回路図である。図４に示す電力伝送システムの構成では、第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂは、いずれも送電装置１側及び受電装置２側の結合電極が、互いに隣接して対向するように形成されている。それに対して図５に示す電力伝送システムの構成では、第一の結合電極対１０ａは、送電装置１側及び受電装置２側の結合電極が互いに隣接して対向するように形成されているが、第二の結合電極対１０ｂは、送電装置１側及び受電装置２側の結合電極が第一の結合電極対１０ａを挟んで対向するように形成されている。

図５においても、第二の結合電極対１０ｂの電極面積は、第一の結合電極対１０ａの電極面積よりも広く、その結果、相対的に高電位の第一の結合電極対１０ａが能動電極対として機能し、相対的に低電位の第二の結合電極対１０ｂが受動電極対として機能する、非対称構成となっている。また、能動電極対を受動電極対で挟んだ構成となっているので、第一の結合電極対１０ａの配置は、図４に示す構成のように精度を要求されるものではない。

送電装置１の電圧発生回路１２は平衡動作をしており、第一の結合電極対１０ａの送電装置１側の第一の結合電極も、第二の結合電極対１０ｂの送電装置１側の第二の結合電極も、送電装置１の基準電位には接続されていない。したがって、大きな電圧で電力伝送を行う場合であっても、第三の結合電極対３１の基準電位は、実施の形態１にかかる電力伝送システムよりも安定している。

図６は、本発明の実施の形態３に係る電力伝送システムのさらに他の構成を示す模式回路図である。図６では、送電装置１の筐体１０及び受電装置２の筐体２０を、接地用のシールドケース（シールド部）として用い、基準電位と接続されている基準電極対として機能する第三の結合電極対３１を、送電装置１の筐体１０の一部及び受電装置２の筐体２０の一部として形成している。

また、送電装置１の第一の通信部１３の他端は、送電装置１の第一の結合電極対１０ａ又は第二の結合電極対１０ｂのうち、低電位側の第二の結合電極対１０ｂに至る電力線にカプラを介して接続されており、受電装置２の第二の通信部２３の他端は、受電装置２の第一の結合電極対１０ａ又は第二の結合電極対１０ｂのうち、低電位側の第二の結合電極対１０ｂに至る電力線にカプラを介して接続されている。したがって、第一の通信部１３及び第二の通信部２３は電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

以上のように本実施の形態３によれば、基準電極対である第三の結合電極対３１を、電力伝送用の第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂとは別個に設けてあり、送電装置１の第一の通信部１３の一端及び受電装置２の第二の通信部２３の一端を、それぞれ送電装置１及び受電装置２の基準電位に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部１３及び第二の通信部２３の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比を高くすることができる。したがって、電力伝送と同時に安定したデータ通信を行うことが可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの受電装置２として用いるスマートフォンの構成を示す模式図である。図７（ａ）は、本発明の実施の形態４に係るスマートフォン（受電装置）２の背面側の構成を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係るスマートフォン２の構成を模式的に示す縦断面図である。

図７（ａ）に示すように、本実施の形態４に係る電力伝送システムに用いるスマートフォン（受電装置）２は、背面側中央部分に受電装置２側の第一の結合電極２１ａが配置されており、第一の結合電極２１ａよりも内部側に受電装置２側の第二の結合電極２１ｐが配置されている。スマートフォン（受電装置）２の背面の周辺部分には、第三の結合電極３１ａが配置されている。

図７（ｂ）に示すように、スマートフォン２内部のプリント基板６１には、第二の通信部２３、第一の結合電極２１ａと第二の結合電極２１ｐとの間に接続される整流回路２２、及び負荷回路２４が配置してある。表示部６３が設けてある側と反対側（スマートフォン２の背面側）には絶縁体６２が設けてあり、その表面には導電体である筐体２００の一部が第三の結合電極３１ａとして機能するよう形成されている。

第一の結合電極２１ａと整流回路２２とは、絶縁体６２及びプリント基板６１を貫通するビア電極２５を介して接続されている。同様に、第二の結合電極２１ｐと整流回路２２とは、プリント基板６１を貫通するビア電極２５を介して接続されている。

図８は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの構成を模式的に示す縦断面図である。図８（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの受電装置２の構成を模式的に示す縦断面図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置１の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施の形態４に係る電力伝送システムの送電装置１は、受電装置２が載置される面に送電装置１側の第一の結合電極１１ａが配置されている。すなわち、受電装置２が載置される面の中央部分には第一の結合電極１１ａが配置されており、第一の結合電極１１ａよりも内部側に第二の結合電極１１ｐが配置されている。受電装置２が載置される面の周辺部分には、第三の結合電極３１ｂが配置されている。

送電装置１内部のプリント基板７１には、第一の通信部１３、電圧発生回路１２が配置してある。受電装置２が載置される側には絶縁体７２が設けてあり、その表面には導電体である筐体１００の一部が第三の結合電極３１ｂとして機能するよう形成されている。送電装置１の内部には、電極面積が広い第二の結合電極１１ｐが、受電装置２の載置される面側には、電極面積が狭い第一の結合電極１１ａが配置されている。第一の結合電極１１ａと電圧発生回路１２とは、絶縁体７２及びプリント基板７１を貫通するビア電極１５を介して接続されている。同様に、第二の結合電極１１ｐと電圧発生回路１２とは、プリント基板７１を貫通するビア電極１５を介して接続されている。

本実施の形態４では、実施の形態１乃至３と同様、第一の結合電極対１０ａは、送電装置１側の第一の結合電極１１ａ及び受電装置２側の第一の結合電極２１ａで形成され、第二の結合電極対１０ｂは、送電装置１側の第二の結合電極１１ｐ及び受電装置２側の第二の結合電極２１ｐで形成されている。また、第三の結合電極対３１は、送電装置１側の第三の結合電極３１ｂ（筐体１００の一部）及び受電装置２側の第三の結合電極３１ａ（筐体２００の一部）で形成されている。送電装置１側の第一の結合電極１１ａ及び第三の結合電極３１ｂ（筐体１００の一部）は、絶縁体７３で覆われて絶縁されている。なお、受電装置２側の第三の結合電極３１ａ（筐体２００の一部）及び第一の結合電極２１ａについても、図示はしていないが、絶縁体で覆うことで絶縁しておいても良い。

図８に示すように、第一の結合電極１１ａ、２１ａは、受電装置２を載置した場合に互いに隣接して対向するように形成されている。第二の結合電極１１ｐ、２１ｐは、受電装置２を載置した場合に、第一の結合電極１１ａ、２１ａを挟んで対向するように形成されている。第二の結合電極１１ｐ、２１ｐの電極面積を第一の結合電極１１ａ、２１ａの電極面積より広くしておくことにより、相対的に高電位である第一の結合電極１１ａ、２１ａが能動電極として機能し、相対的に低電位である第二結合電極１１ｐ、２１ｐが受動電極として機能する、非対称構成とすることができる。このような非対称構成とすることにより、第一の結合電極対１０ａ及び第二の結合電極対１０ｂがいずれも高電位である能動電極対として機能する対称構成とした場合に比べて、送受電における対向面方向に関する位置ずれの許容度を高めることができる。また、より高電位である能動電極から外部に放射される電界を低電位の受動電極で遮蔽するため、外部への電界の放射を低減することもできる。

送電装置１の第三の結合電極３１ｂと第一の通信部１３とは、絶縁体７２及びプリント基板７１を貫通するビア電極１５を介して接続されている。送電装置１の第一の通信部１３の他端は、カプラを介して第二の結合電極１１ｐと接続されている。受電装置２の第三の結合電極３１ａと第二の通信部２３とは、絶縁体６２及びプリント基板６１を貫通するビア電極２５を介して接続されている。受電装置２の第二の通信部２３の他端は、カプラを介して第二の結合電極２１ｐと接続されている。第二の結合電極１１ｐ、２１ｐが電界結合することにより、送電装置１と受電装置２との間でデータ通信することができる。

以上のように本実施の形態４によれば、送電装置１の第一の結合電極１１ａ及び受電装置２の第一の結合電極２１ａを高電位として電力伝送する場合であっても、基準電位に一端を接続した第一の通信部１３及び第二の通信部２３は電力伝送時の電位変動の影響を受けにくく、安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。また、送電装置１の第一の通信部１３の他端は、送電装置１側の第一の結合電極１１ａ、又は第二の結合電極１１ｐのうち低電位側の第二の結合電極１１ｐにカプラを介して接続されており、受電装置２の第二の通信部２３の他端は、受電装置２側の第一の結合電極２１ａ、又は第二の結合電極２１ｐのうち低電位側の第二の結合電極２１ｐにカプラを介して接続されているので、第一の通信部１３及び第二の通信部２３は電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。

１送電装置
２受電装置
１０ａ第一の結合電極対
１０ｂ第二の結合電極対
１２電圧発生回路
１３第一の通信部
２２整流回路
２３第二の通信部
２４負荷回路
３１第三の結合電極対
１００、２００筐体

上記目的を達成するために本発明に係る電力伝送システムは、送電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された電圧発生回路と、データ通信することが可能な第一の通信部とを有する送電装置と、受電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された負荷回路と、データ通信することが可能な第二の通信部とを有する受電装置とを備え、前記送電装置側の第一乃至第三の結合電極と前記受電装置側の第一乃至第三の結合電極とで第一乃至第三の結合電極対を形成し、容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、前記第一乃至第三の結合電極対のうち少なくとも前記第三の結合電極対は、前記送電装置側及び前記受電装置側の基準電位源と接続してある基準電極対であり、前記第一の通信部の一端は前記送電装置側の基準電位源に、前記第二の通信部の一端は前記受電装置側の基準電位源に、それぞれ接続されており、前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、それぞれ接続されていることを特徴とする。

上記構成では、基準電極対である第三の結合電極対を、電力伝送用の第一の結合電極対及び第二の結合電極対とは別個に設けてあり、送電装置の第一の通信部の一端及び受電装置の第二の通信部の一端を、それぞれ送電装置側及び受電装置側の基準電位源に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部及び第二の通信部の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比（信号対雑音比）を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信をより安定させることが可能となる。

また、本発明に係る電力伝送システムにおいて、送電装置側の基準電位源は接地電極であることが好ましい。

上記構成では、送電装置側の基準電位源は接地電極であるので、基準電位が一定となり、電力伝送時の電位変動の影響をより受けにくく、より安定したデータ通信を電力伝送と同時に行うことが可能となる。

本発明に係る電力伝送システムでは、基準電極対である第三の結合電極対を、電力伝送用の第一の結合電極対及び第二の結合電極対とは別個に設けてあり、送電装置の第一の通信部の一端及び受電装置の第二の通信部の一端を、それぞれ送電装置側及び受電装置側の基準電位源に接続することにより、電力伝送時に第一の通信部及び第二の通信部の基準電位の変化を大きく低減することができ、通信信号のＳＮ比（信号対雑音比）を高くすることができる。したがって、通信感度を高めることができるとともに、データ通信をより安定させることが可能となる。

Claims

送電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された電圧発生回路と、データ通信することが可能な第一の通信部とを有する送電装置と、
受電装置側の第一乃至第三の結合電極と、該第一の結合電極と第二の結合電極との間に接続された負荷回路と、データ通信することが可能な第二の通信部とを有する受電装置と
を備え、前記送電装置側の第一乃至第三の結合電極と前記受電装置側の第一乃至第三の結合電極とで第一乃至第三の結合電極対を形成し、容量結合することにより電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記第一乃至第三の結合電極対のうち少なくとも前記第三の結合電極対は基準電位と接続してある基準電極対であり、
前記第一の通信部の一端は前記送電装置の基準電位に、前記第二の通信部の一端は前記受電装置の基準電位に、それぞれ接続されており、
前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかに、それぞれ接続されていることを特徴とする電力伝送システム。
前記送電装置の基準電位は接地電位であることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送システム。
前記第一の通信部の一端は前記送電装置側の第三の結合電極に、前記第二の通信部の一端は前記受電装置側の第三の結合電極に、それぞれ接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されており、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のいずれかにカプラを介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力伝送システム。
前記第一の通信部の他端は、前記送電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されており、前記第二の通信部の他端は、前記受電装置側の第一又は第二の結合電極のうち低電位側にカプラを介して接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力伝送システム。