TWI589088B - 半導體裝置、無線供電系統及無線供電方法 - Google Patents

半導體裝置、無線供電系統及無線供電方法 Download PDF

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Description

半導體裝置、無線供電系統及無線供電方法
本發明係關於一種無線供電系統及無線供電方法。
近年來，以電為動力的電子裝置如以行動電話機、筆記本電腦等的移動設備為代表那樣，在很多情況下被攜帶而利用。
另外，基於在環保方面即潔淨且安全的觀點，對以電為動力的自行車或汽車等的移動機構進行了開發。
像這樣，難以以有線的方式從配備於各戶的商業電源將電力一直供應到攜帶目的地或在移動時使用的電子裝置或移動機構。因此，攜帶用電子裝置或移動機構安裝有預先從商業電源充好電的電池，並由該電池供應電力來工作。
因此，電子裝置的工作時間受電池的蓄電量的限制，並且用戶需要準備備用電池或在外出的地方找到能夠給電池重新充電的商業電源，以便長時間地連續使用電子裝 置。
因此，為了即使沒有商業電源也可以給電池供電，已提出了利用非接觸方式的供電系統，並且正在對考慮到障礙物的課題等的更高效的供電系統進行研究(例如，參照專利文獻1)。
〔專利文獻1〕日本專利申請公開第2010-119246號公報
但是，在採用非接觸方式的供電系統中，由於採用的是非接觸方式，所以有難以特定並管理作為接受電力的一方(受電一方)的供電用戶，以及難以控制供應到受電體的供電量等的課題。
另外，當為了實現上述課題追加具有各種各樣的功能的電路時，在供電系統中有可能導致裝置的複雜化、大型化，而製造成本也會增加。
因此，本發明的一個實施例的目的之一是提供一種對受電一方的供電用戶而言是方便性更高的供電系統、供電方法，而不導致裝置的複雜化、大型化。
本發明的一個實施例的目的之一是提供一種對進行供電的一方(送電一方)的供電提供者(事業者)而言也是沒有浪費地供應電力的供電系統、供電方法。
本發明的一個實施例的目的之一是提供一種供電系統、供電方法，其中藉由特定或管理受電一方的供電用 戶，並且適當地控制對受電體的供電量，可以實現對用戶及提供者兩者而言是效率高的供電服務。
在供電裝置與受電體進行的無線供電中，受電體對供電裝置發送使用頻率不同的多個信號的位置及共振頻率檢測用信號，供電裝置根據所接收的位置及共振頻率檢測用信號檢測出受電體固有的共振頻率，並根據該資訊控制發送到受電體的電力信號(也稱為送電的電力信號)的頻率。
另外，供電裝置也可以藉由接收受電體的識別資訊來識別並管理受電體。
以下，簡單地說明本說明書所公開的無線供電方法。作為無線供電的一個例子，有使用天線的供電方法。對於某種已定的天線形狀，從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率依賴於所發送的電力信號的頻率、供電裝置與受電體之間的距離以及受電體固有的共振頻率等。
另外，在本說明書中，供電裝置與受電體之間的距離是指設置於供電裝置的天線與受電體的天線之間的最短距離。
在所發送的電力信號的頻率為某任意的固定值f0的情況下，從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率在供電裝置與受電體之間的某距離dMAX(0)示出最大值。
另外，從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率示出最大值的距離dMAX根據所發送的電力信號的頻率f的值不同，因此各電力信號的頻率f分別具有固有距離 dMAX。
因此，當供電裝置與受電體之間的距離為任意的固定值d0時，可以決定從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率示出最大值的電力信號的頻率fMAX(0)。
在本說明書中，將相對於供電裝置與受電體之間的距離da，電力的傳送效率成為最大的fMAX(a)定義為共振頻率。
在本說明書所公開的無線供電方法中，受電體對供電裝置發送頻率不同的多個信號。
在本說明書中，將成為基準的頻率的信號定義為基準載波(base carrier)fb，並且將以基準載波fb為基礎由分頻電路和開關生成的其頻率強度比基準載波低的信號fs(例如fb-(fb/16)、fb-(fb/32)等)定義為子載波(sub-carrier)fs。
為了將基準載波本身調整為不同頻率的基準載波來生成不同頻率的多個信號，需要調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路。這種電路追加有可能在供電系統中導致裝置的複雜化、大型化而製造成本也會增加。
在本說明書所公開的無線供電方法中，受電體所發送的頻率不同的多個信號使用以基準載波fb為基準生成的多個子載波fs。可以利用設置在混頻器和分頻電路之間的開關相對於基準載波fb調整子載波fs。
藉由在混頻器和分頻電路之間設置開關並有效地使用多個不同子載波，不需要增設調節電源電路等的電壓來調 整頻率的電路，而可以抑制裝置的複雜化或大型化、伴隨其的製造成本的增加。
供電裝置接收從受電體發送的頻率不同的多個信號。並且，供電裝置檢測出所接收的頻率彼此不同的多個信號的各強度，並辨別強度大的信號的頻率。
在此，強度大的信號的頻率可以被調換為電壓擺幅大的信號的頻率。就是說，強度最大的信號的頻率為電壓擺幅最大的信號的頻率，因此該頻率為共振頻率。
另外，供電裝置可以根據所接收的頻率彼此不同的多個信號辨別各信號的強度，並根據頻率和強度掌握受電體的位置。受電體的位置也可以說成是供電裝置與受電體之間的距離。
當供電裝置掌握了共振頻率時，供電裝置以該共振頻率將電力信號發送到受電體。
因此，供電裝置藉由以電力傳送效率高的最合適的頻率將電力信號發送到受電體，可以沒有浪費地將電力供應到受電體。
以下，簡單地說明本說明書所公開的無線供電的結構。受電體及供電裝置包括收發彼此所發送的電磁波的收發電路部以及處理所收發的電磁波的電信號的信號處理電路部，受電體的信號處理電路部具備控制從供電裝置接收的電力的受電控制功能，供電裝置的信號處理電路部具備用來掌握供電裝置與受電體之間的距離及共振頻率的位置及共振頻率檢測功能以及用來控制發送到受電體的電力的 送電控制功能。
受電體包括受電裝置部和電源負荷部，並可以使用蓄積在受電裝置部的蓄電部中的電力使電源負荷部工作。在本說明書中，受電體是指以所接收的電力為動力來工作的物體，包括行動電話機等的攜帶用電子裝置、利用電力藉由電動機推進的移動機構(自行車、電動自行車、飛機、船舶、鐵路車輛)等。
本說明書所公開的供電系統的一個實施例包括供電裝置和具有受電裝置部的受電體。供電裝置設置有：收發電磁波的供電裝置用收發電路部；處理供電裝置用收發電路部所收發的電磁波的電信號的供電裝置用信號處理電路部；以及供應發送到受電體的電力的電源部。供電裝置用信號處理處理電路部具有：檢測出受電體的位置及共振頻率的位置及共振頻率檢測功能；以及控制發送到受電體的電力的送電控制功能。受電裝置部設置有：收發電磁波的受電裝置部用收發電路部；處理受電裝置部用收發電路部所收發的電磁波的電信號的受電裝置部用信號處理電路部；以及具有蓄積從供電裝置發送的電力並供應電源負荷部所消費的電力的二次電池的蓄電部。受電裝置部用收發電路部包括天線電路、整流電路、混頻器、解調變電路、振盪電路、分頻電路及開關。開關設置在混頻器和分頻電路之間。並且受電裝置部用信號處理電路部具有控制從供電裝置接收的電力的受電控制功能。
本說明書所公開的供電系統的另一個實施例包括供電 裝置和具有受電裝置部的受電體。供電裝置設置有：收發電磁波的供電裝置用收發電路部；處理供電裝置用收發電路部所收發的電磁波的電信號的供電裝置用信號處理電路部；以及供應發送到受電體的電力的電源部。供電裝置用信號處理處理電路部具有：檢測出受電體的位置及共振頻率的位置及共振頻率檢測功能；以及控制發送到受電體的電力的送電控制功能。受電裝置部設置有：收發電磁波的受電裝置部用收發電路部；處理受電裝置部用收發電路部所收發的電磁波的電信號的受電裝置部用信號處理電路部；具有蓄積從供電裝置發送的電力並供應電源負荷部所消費的電力的二次電池的蓄電部；以及檢測出二次電池的電壓、電流或電壓及電流的檢測部。受電裝置部用收發電路部包括天線電路、整流電路、混頻器、解調變電路、振盪電路、分頻電路及開關。開關設置在混頻器和分頻電路之間。並且受電裝置部用信號處理電路部具有控制從供電裝置接收的電力的受電控制功能。
在上述結構中，供電裝置用收發電路部可以包括天線電路、整流電路、調變電路、解調變電路、振盪電路和電源電路。
在上述結構中，可以採用如下結構：受電體具有儲存由受電裝置部用信號處理電路部讀出的識別資訊的記憶體部；並且供電裝置用信號處理電路部具有識別識別資訊的識別功能。
本說明書所公開的供電方法的一個實施例包括如下步 驟：受電體使用頻率不同的多個子載波將位置及共振頻率檢測用信號發送到供電裝置，供電裝置接收位置及共振頻率檢測用信號並檢測出受電體的位置及共振頻率的第一步驟；供電裝置基於受電體的位置及共振頻率調整所發送的電力信號的頻率並對受電體發送電力的第二步驟；以及受電體接收從供電裝置發送的電力並將其蓄積到蓄電部的二次電池的第三步驟。
受電體作為位置及共振頻率檢測用信號發送頻率彼此不同的多個信號，供電裝置接收該頻率彼此不同的多個信號，並檢測出頻率彼此不同的多個信號的各強度來可以檢測出受電體的位置及共振頻率。
另外，受電體也可以檢測出二次電池的電壓、電流或電壓及電流，並根據該檢測資訊對供電裝置發送供電要求信號或受電結束信號。
另外，在上述結構中，也可以在檢測出受電體的位置及共振頻率的第一步驟之前進行供電裝置識別受電體的識別資訊的步驟。
在供電裝置與受電體之間的供電中，因為供電裝置基於受電體的位置及共振頻率資訊以電力傳送效率高的最合適的頻率對受電體發送電力信號，所以可以沒有浪費地將電力供應到受電體。
另外，可以提供對供電用戶而言是方便性更高的供電系統、供電方法，而不導致裝置的複雜化、大型化。
並且，可以提供對進行供電的一方(送電一方)的供 電提供者(事業者)而言也是可以沒有浪費地將電力供應到受電體的供電系統、供電方法。
藉由特定或管理受電一方的供電用戶，並且適當地控制對受電體的供電量，可以提供能夠實現對用戶及提供者的兩者而言效率高的供電服務的供電系統、供電方法。
10‧‧‧受電體
20‧‧‧供電裝置
50‧‧‧外殼
51‧‧‧顯示面板
100‧‧‧受電裝置部
110‧‧‧收發電路部
111‧‧‧天線電路
112‧‧‧整流電路
113‧‧‧混頻器
114‧‧‧解調變電路
115‧‧‧振盪電路
117‧‧‧受電體用天線
118‧‧‧分頻電路
119‧‧‧開關
120‧‧‧信號處理電路部
122‧‧‧受電控制功能
130‧‧‧蓄電部
131‧‧‧二次電池
140‧‧‧記憶體部
150‧‧‧電源負荷部
160‧‧‧電壓/電流檢測部
210‧‧‧收發電路部
211‧‧‧天線電路
212‧‧‧整流電路
213‧‧‧調變電路
214‧‧‧解調變電路
215‧‧‧振盪電路
216‧‧‧電源電路
217‧‧‧供電裝置用天線
220‧‧‧信號處理電路部
222‧‧‧送電控制功能
223‧‧‧位置及共振頻率檢測功能
230‧‧‧電源部
300‧‧‧磁場
在圖式中：圖1是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖2是說明電信號的頻率和強度的關係的圖；圖3是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖4是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖5是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖6是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖7是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖8A和8B是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施例的圖；圖9是說明無線供電系統及無線供電方法的一個實施 例的圖；以及圖10是說明受電體的一個實施例的圖。
下面，參照圖式對本發明的實施例進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是本發明在不脫離其宗旨及其範圍的條件下，其方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式。另外，本發明不應該被解釋為僅限於以下所示的實施例的記載內容。
注意，為了方便起見，附加了第一、第二或第三等序數詞，而其並不表示製程順序或疊層順序。另外，本說明書中的序數詞並不表示特定本發明的固有名稱。
實施例1
在本實施例中，使用圖1至圖4對無線供電系統及無線供電方法的一個實施例進行說明。
在圖1中，將構成本實施例的無線供電系統的供電裝置及受電體的結構要素按功能分為不同方塊示出。然而，構成要素和功能之間的關係不限於一對一的關係，有時藉由利用多個構成要素和多個功能而實現供電系統的工作。
在圖1所示的無線供電系統中，供電裝置20和受電體10以無線(電磁波)的方式收發信號，並以非接觸的方式從供電裝置20向受電體10供應電力。
供電裝置20包括收發電磁波的收發電路部210、對收發的電磁波的電信號進行處理的信號處理電路部220以及供應發送到受電體10的電力的電源部230。
收發電路部210包括天線電路211、整流電路212、調變電路213、解調變電路214、振盪電路215以及電源電路216。
天線電路211所接收的電磁波(信號)藉由天線電路211轉換為電信號，並在整流電路212中被整流。被整流的信號在解調變電路214中被解調，然後傳送到信號處理電路部220。另一方面，作為信號處理電路部220所生成的發送用信號，根據在電源電路216及振盪電路215生成的恒定頻率的信號，調變電路213對天線電路211施加電壓，來將電磁波(信號)從天線電路211發送到受電體10。另外，振盪電路215所發送的信號的頻率被電源電路216調整。
當發送用信號為電力信號時，信號處理電路部220從電源部230接收電力。為了對受電體10供應電力，電源部230連接到電力供應網或發電系統。
受電體10包括受電裝置部100和電源負荷部150，該受電裝置部100包括收發電磁波的收發電路部110、對收發的電磁波的電信號進行處理的信號處理電路部120、記憶體部140以及蓄電部130，該蓄電部130包括儲存從供電裝置20發送的電力的二次電池131。
收發電路部110包括天線電路111、整流電路112、 混頻器113、解調變電路114、振盪電路115、分頻電路118以及開關119。
天線電路111所接收的電磁波(信號)藉由天線電路111轉換為電信號，並在整流電路112中被整流。被整流的信號在解調變電路114中被解調，然後傳送到信號處理電路部120。另一方面，振盪電路115根據生成在信號處理電路部120中的發送用信號工作。並且，生成在振盪電路115中的信號(基準載波)被輸入到分頻電路118及混頻器113。分頻電路118對生成在振盪電路115中的信號頻率進行分頻，而生成比生成在振盪電路115中的信號的頻率慢的多個頻率的信號。利用生成在信號處理電路部120中的信號控制開關119。並且，開關119選擇分頻電路118所生成的多個頻率的信號中的一個信號，並將其送到混頻器113。混頻器113將振盪電路115所生成的信號和由開關119選擇的分頻電路118所生成的多個信號中的一個信號混合。該被混合了的信號(子載波)從天線電路111發送到供電裝置20。
開關119由生成在信號處理電路部120中的信號選擇多次，並且藉由將相當於被選擇的次數的多個頻率的信號發送到混頻器113並將其混合到生成在振盪電路115中的信號，多個子載波從天線電路111發送到供電裝置20。
另外，一般地，分頻電路118藉由將正反器電路或鎖存器電路等連接成多級而構成。並且，由分頻電路118生成的多個頻率的信號由正反器電路或鎖存器電路等的級數 決定。例如，當分頻電路118由三級的正反器電路或鎖存器電路等構成時，分頻電路118可以生成三種多個頻率的信號。
當接受的電磁波為受電用電磁波時，該電磁波藉由天線電路111轉換為電信號，並被整流電路112整流，然後經過信號處理電路部120作為電力(電能)儲存在蓄電部130的二次電池131中。
二次電池131是蓄電裝置，例如，可以採用鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
另外，在圖1所示的方塊圖中，可以適當地設置DC-DC轉換器。另外，也可以在蓄電部130中適當地設置電源電路以及用來控制該電源電路的工作以防止二次電池131的過充電的過充電控制電路。藉由該電源電路，可以使二次電池131所儲存的電力(電能)恒壓化，並將其供應到電源負荷部150。
蓄電部130可以包括放電控制電路。放電控制電路具有控制對電源負荷部150的電力供應或供應電力時的電力量的功能。藉由設置放電控制電路，可以當需要時供應電力，並可以調整供應的電力的量。
雖然圖1(及圖6)未圖示出，但是受電裝置部100包括用來生成供應到受電裝置部100的電源的電源電路以及電容器。在收發電路部110中，從天線電路111所接收的信號生成電源。在生成電源時，利用整流電路。所生成的電源供應到收發電路部110、信號處理電路部120及記 憶體部140。另外，當蓄電部130所具有的二次電池131儲存有電力時，也可以將二次電池131的電力供應到收發電路部110、信號處理電路部120及記憶體部140等。在使用二次電池131供應電力的結構中，可以不需要設置用來生成對上述受電裝置部100供應的電源的電源電路以及電容器。
供電裝置20的信號處理電路部220具有位置及共振頻率檢測功能223和供電控制功能222，該位置及共振頻率檢測功能223是檢測與受電體10之間的距離及受電體10的共振頻率的功能，並該供電控制功能222是控制對受電體10發送的電力的功能。
另一方面，受電體10的信號處理電路部120具有控制從供電裝置20接收的電力的受電控制功能122。
以無線的方式對受電體10供應電力的供電裝置20檢測供應電力的受電體10的位置及共振頻率，並根據該資訊控制傳送到受電體10的電力信號的頻率。
另外，在本說明書中，供電裝置20與受電體10之間的距離是指設置在供電裝置20中的天線與受電體10的天線之間的最短距離。圖4示出在受電體10所具有的受電體用天線117與供電裝置20所具有的供電裝置用天線217之間以距離d進行供電的例子。在圖4中，受電體用天線117和供電裝置用天線217離開距離d而配置，藉由形成磁場300進行供電。圖4是作為天線使用線圈天線並利用電磁感應方式進行供電的例子，這是在本說明書所公 開的發明中可適用的天線形狀及電磁波的傳送方式的一個實施例。
此外，在本說明書中，對於供電用電磁波的頻率沒有特別的限制，只要是能夠傳送電力的頻率就可以採用任何頻帶。例如，供電用電磁波的頻率可以為135kHz的LF帶(長波)、13.56MHz的HF帶、900MHz至1GHz的UHF帶或2.45GHz的微波帶。
在本說明書中，用作各種信號(傳送識別資訊等的電信號、位置及共振頻率檢測用信號等)的電磁波的頻率既可以為與供電用電磁波相同的頻帶的頻率，又可以為與其不同頻帶的頻率。另外，當利用不同頻帶的頻率時，較佳的是具備對應於各種頻率的天線。
在本說明書中，作為電磁波的傳送方式，有各種各樣的種類諸如電磁耦合方式、電磁感應方式、共振方式、微波方式等，適當地選擇即可。然而，為了抑制雨、泥等的含水的異物所引起的能量的損失，較佳的是使用利用頻率低的頻帶，明確而言，其頻率為短波的3MHz至30MHz、中波的300kHz至3MHz、長波的30kHz至300kHz及超長波的3kHz至30kHz的頻率的電磁感應方式、共振方式。
作為無線供電的一個例子，有使用天線的供電方法。對於某預定的天線形狀，從供電裝置20供應到受電體10的電力的傳送效率依賴於所發送的電力信號的頻率、供電裝置20與受電體10之間的距離以及受電體10固有的共振頻率等。
在所發送的電力信號的頻率為某任意的固定值f0的情況下，從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率在供電裝置與受電體之間的某距離dMAX(0)示出最大值。
另外，從供電裝置供應到受電體的電力的傳送效率示出最大值的距離dMAX根據所發送的電力信號的頻率f的值不同，因此各電力信號的頻率f分別具有固有距離dMAX。
由此，當供電裝置20與受電體10之間的距離為任意的固定值d0時，可以決定從供電裝置20供應到受電體10的電力的傳送效率為最大值的電力信號的頻率fMAX(0)。
如上所述，當將供電裝置20和受電體10之間的距離設定為任意的固定值d0時，可以唯一地決定電力傳送效率成為最大值時的頻率(共振頻率)。在本說明書所公開的無線供電系統中，為了求出電力傳送效率成為最大值的共振頻率，受電體對供電裝置發送頻率不同的多個信號。從受電體發送到供電裝置的頻率不同的信號(子載波)的特徵是其基於用於無線供電的基準載波生成。
供電裝置20接收從受電體10發送的頻率不同的多個信號(子載波)。接著，供電裝置20從所接收的頻率不同的多個信號(子載波)中挑選強度最大的頻率的信號(共振頻率)。再者，供電裝置20以該共振頻率將傳送電力的信號發送到受電體10。
如上所述，藉由以電力傳輸功率高的最合適的頻率(共振頻率)對受電體發送電力信號，供電裝置可以沒有 浪費地將電力供應到受電體。
因此，受電體對供電裝置發送作為用來檢測出與供電裝置的位置及共振頻率的信號的頻率不同的多個信號。
使用圖2是說明本說明書所定義的子載波。藉由利用混頻器113將振盪電路115所生成的成為基準的頻率的信號基準載波fb和分頻電路118所生成的多個頻率的信號混合，生成多個子載波fs-2、fs-1、fs+1、fs+2．．。子載波的頻率為相對於基準載波fb的頻率有一定間隔的頻率。另外，子載波的強度比基準載波的強度小。
為了將基準載波本身調整為不同頻率的基準載波來生成不同頻率的多個信號，需要調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路。這種電路追加有可能在供電系統中導致裝置的複雜化、大型化而製造成本也會增加。
在本實施例中，受電體所發送的頻率不同的多個信號使用以基準載波fb為基準生成的多個子載波fs。可以利用設置在混頻器113和分頻電路118之間的開關119相對於基準載波fb調整子載波fs。
藉由在混頻器113和分頻電路118之間設置開關119而有效地利用多個不同子載波，不需要增設調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路，而可以抑制裝置的複雜化或大型化、伴隨其的製造成本的增加。
圖3示出無線供電方法的一個實施例的流程圖。這裏，供電裝置K相當於圖1的供電裝置20，受電體J相當於圖1的受電體10。
首先，從受電體J對供電裝置K發送位置及共振頻率檢測用信號(JB1位置及共振頻率檢測用信號的發送)。作為位置及共振頻率檢測用信號，可以使用頻率不同的多個信號作為位置及共振頻率檢測用信號。供電裝置K接收受電體J的位置及共振頻率檢測用信號(KB1位置及共振頻率檢測用信號的接收)，根據該接收的頻率不同的多個電信號的強度和時間檢測與受電體J之間的位置及共振頻率(KB2位置及共振頻率的檢測)(B位置及共振頻率檢測步驟)。
供電裝置K既可以預先將用於進行上述檢測的資訊(共振頻率中的傳送效率與傳送距離的關係等)儲存在供電裝置K內的記憶體部，又可以在進行檢測時與其他管理伺服器進行通訊，並根據從該伺服器接收的資訊而進行檢測。
供電裝置K根據所檢測出的受電體J的位置及共振頻率調整發送電力的電力信號的頻率，以使電力傳送效率為最大(KC1送電頻率的調整)。藉由以電力傳輸功率高的最合適的頻率對受電體發送電信號，可以沒有浪費地將電力供應到受電體。由此，對供電裝置K和受電體J兩者而言，都可以高效率進行方便性高的供電。
供電裝置K對受電體J發送送電開始信號(KC2送電開始信號的發送)。受電體J接收送電開始信號(JD1送電開始信號的接收)，在受電準備結束之後發送受電開始信號(JD2受電開始信號的接收)。供電裝置K接收來自 受電體J的受電開始信號(KC3受電開始信號的接收)，開始送電(KC4送電開始)。由於供電裝置K的送電，受電體J開始受電(JD3受電開始)。
供電裝置K利用送電控制功能222發送適當的送電量，然後對受電體J發送送電結束信號(KC5送電結束信號的發送)。受電體J接收來自供電裝置K的送電結束信號(JD4送電結束信號的接收)，然後對供電裝置K發送受電結束信號(JD5受電結束信號的發送)，並結束受電(JD6受電結束)(D受電控制步驟)。供電裝置K也從受電體J接收受電結束信號(KC6受電結束信號的接收)，而結束送電(KC7送電結束)(C送電控制步驟)。
另外，在供電裝置K中，送電的開始或結束可以與送電開始信號的發送或送電結束信號的發送同時進行。受電的開始或結束也可以與受電開始信號的發送或受電結束信號的發送同時進行。另外，由於送電與受電彼此聯動，所以也可以與供電裝置K開始送電的同時開始受電體J的受電，並與供電裝置K結束送電的同時結束受電體J的受電。雖然圖3示出了供電裝置K對受電體J發送供電結束的資訊而結束送電的例子，但是也可以採用受電體J對供電裝置K要求供電結束而結束供電裝置K的送電的方式。
其結果，可以藉由利用儲存在受電裝置部100的蓄電部130內的二次電池131的電力使電源負荷部150工作。 在本說明書中，受電體是指以接收的電力為動力而工作的裝置，其包括行動電話、筆記本型個人電腦、數位相機及數位攝像機等影像拍攝裝置、數位相框、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、電子閱讀器等的可攜式電子裝置、藉由利用電力並由電動機推進的移動單元(汽車(自動二輪車、三輪以上的汽車)、包括電動輔助自行車的電動自行車、飛機、船舶、鐵路車輛)等。
作為受電體的一個例子，圖10示出可攜式資訊終端(PDA)。圖10所示的受電體10是在外殼50中具有顯示面板51的可攜式資訊終端。在外殼50中，在顯示面板51的下方設置有受電裝置部100及電源負荷部150。受電裝置部100包括收發電路部110、信號處理電路部120、記憶體部140、蓄電部130，該收發電路部110包括天線電路111、整流電路112、混頻器113、解調變電路114、振盪電路115等，該蓄電部130包括二次電池131。收發電路部110所接收的電磁波經過信號處理電路部120儲存在蓄電部130內的二次電池131。藉由將儲存在二次電池131內的電力供應到電源負荷部150，可以驅動設置在電源負荷部150內的半導體積體電路等而在面板51上進行顯示，由此可以使受電體10作為可攜式資訊終端而工作。
藉由採用本實施例的供電系統及供電方法，使用受電體的用戶可以得到更高的方便性和更高的附加值，而不導致裝置的複雜化、大型化。
對於進行供電的事業者而言，也可以提供能夠實現高效率的多種服務的供電系統及供電方法。
實施例2
在本實施例中，使用圖5和圖6對無線供電系統及無線供電方法的另一個實施例進行說明。
在圖6中，將構成本實施例的無線供電系統的供電裝置及受電體的結構要素按功能分為不同方塊而示出。圖6示出在實施例1所示的圖1的無線供電系統中設置有用來檢測蓄電部130的二次電池131的電力蓄積量的檢測部(電壓/電流檢測部160)的一個例子。與實施例1相同的部分或具有相同的功能的部分因為與實施例1相同，所以省略重複說明。另外，省略對於相同部分的詳細說明。
電壓/電流檢測部160藉由檢測蓄電部130的二次電池131的電壓、電流或電壓及電流，掌握二次電池131的蓄電量，並藉由將該資訊發送到信號處理電路部120使該信號處理電路部120進行受電的控制。
圖5示出無線供電方法的一個實施例的流程圖。這裏，供電裝置K相當於圖6的供電裝置20，受電體J相當於圖6的受電體10。
由於位置及共振頻率檢測與實施例1的圖3相同，所以省略相關描述。
以下將對送電控制步驟及受電控制步驟進行說明。
供電裝置K根據所檢測出的受電體J的位置及共振頻 率將發送電力的電力信號的頻率調整為使電力傳送效率為最大(KC1送電頻率的調整)。藉由以電力傳輸功率高的最合適的頻率對受電體J發送電信號，可以沒有浪費地將電力供應到受電體。由此，供電裝置K和受電體J兩者都可以進行高效率和方便性高的供電。
供電裝置K對受電體J發送送電開始信號(KC2送電開始信號的發送)。受電體J接收送電開始信號(JD1送電開始信號的接收)，在受電準備結束之後發送受電開始信號(JD2受電開始信號的發送)。供電裝置K接收來自受電體J的受電開始信號(KC3受電開始信號的接收)，開始送電(KC4送電開始)。由於供電裝置K的送電，受電體J開始受電(JD3受電開始)。
在本實施例中示出藉由利用由電壓/電流檢測部160獲得的二次電池131的蓄電量的檢測資訊來控制供電的例子。與受電體J的受電開始的同時，使用電壓/電流檢測部160檢測二次電池131的電壓、電流或電壓及電流(JD7電壓/電流的檢測)。
電壓/電流檢測部160藉由檢測二次電池131的電壓、電流或電壓及電流，掌握二次電池131的蓄電量，並當判斷出超過二次電池的能夠蓄積的蓄電量時，對供電裝置K發送受電結束信號(JD5受電結束信號的發送)。
供電裝置K在接收來自受電體J的受電結束信號(KC6受電結束信號的接收)之後，對受電體J發送送電結束信號(KC5送電結束信號的發送)，並結束送電 (KC7送電結束)。受電體J也從供電裝置K接收送電結束信號(JD4送電結束信號的接收)，並結束受電(JD6受電結束)。
像這樣，也可以採用受電體J對供電裝置K要求供電結束而結束供電裝置K的送電的方式。
為了檢測出與供電裝置的位置及共振頻率受電體所發送的頻率不同的多個信號使用以基準載波fb為基礎生成的多個子載波fs。可以利用設置在混頻器和分頻電路之間的開關相對於基準載波fb調整子載波fs。
藉由在混頻器和分頻電路之間設置開關而有效地利用多個不同子載波，不需要增設調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路，而可以抑制裝置的複雜化或大型化、伴隨其的製造成本的增加。
在供電裝置與受電體的供電中，因為基於受電體的位置及共振頻率資訊以電力傳送效率高的最合適的頻率將電力信號發送到受電體，所以可以沒有浪費地將電力供應到受電體。
另外，藉由掌握二次電池的蓄電量，可以進行更符合用戶要求的適當的送電。因此，可以減小因過剩的送電而導致的電力浪費，並可以減輕因供應蓄電量以上的電力而導致的二次電池131的劣化。由此，可以進行對供電裝置和受電體兩者而言都是效率高且方便性高的供電。
由此，可以提供能夠實現對用戶和提供者兩者而言都是效率高的供電服務的供電系統、供電方法。
本實施例可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
實施例3
在本實施例中，使用圖7和圖8A及8B說明無線供電系統及無線供電方法的另一個實施例。
本實施例是在實施例1或實施例2中在位置及共振頻率檢測步驟之前追加識別受電體的識別資訊的步驟的例子。與實施例1或實施例2相同的部分或具有相同的功能的部分與實施例1或實施例2相同，因此省略重複說明。另外，省略相同部分的詳細說明。
可以將識別資訊儲存在受電體中的記憶體部中。另外，供電裝置中的信號處理電路部具備識別該識別資訊的識別功能。
圖7示出本實施例的無線供電方法的流程圖。另外，供電裝置K相當於圖1中的供電裝置20，並且受電體J相當於圖1中的受電體10。
首先，識別信號從受電體J發送到供電裝置K(JA1識別資訊的發送)，供電裝置K接收受電體J的識別資訊(KA1識別資訊的接收)。供電裝置K查詢並對照所接收的識別資訊(KA2識別資訊的查詢．對照)，而識別受電體J(A識別資訊的識別步驟)。以下與圖3或圖5的供電方法同樣進行其次的步驟而進行供電。
供電裝置K既可以預先將該用來進行識別的資訊儲存 在供電裝置K內的記憶體部，又可以當進行識別時與其他管理伺服器進行通訊並根據來自該伺服器的資訊進行識別。另外，也可以從供電裝置K開始供電裝置K與受電體J的通訊。例如，也可以採用如下方法，即供電裝置K已獲得有受電體J的識別資訊，為了特定(搜索)該識別資訊的受電體J，對受電體J發送詢問識別資訊的信號來開始通訊。
供電裝置K可以根據受電體J的識別資訊調整所發送的電力信號的強度。例如，可以根據識別資訊讀出並考慮到受電體J的二次電池131的能夠蓄積的電力量，來控制所發送的電磁波的強度、頻率以及送電時間等。
另外，也可以如圖8A所示，受電體J要求供電裝置K開始供電而開始供電裝置K的送電。圖8A示出識別資訊識別步驟，首先受電體J將要求供電的信號發送到供電裝置K(JA2供電要求信號的發送)。配置在能夠接收受電體J的供電要求信號的位置的供電裝置K接收受電體J的供電要求信號(KA3供電要求信號的接收)，並根據該供電要求信號將詢問受電體J的識別資訊的信號發送到受電體J(KA4識別資訊詢問信號的發送)。受電體J接收來自供電裝置K的識別資訊詢問信號(JA3識別資訊詢問信號的接收)，將受電體J的識別資訊發送到供電裝置K(JA1識別資訊的發送)。供電裝置K接收來自受電體J的識別資訊(KA1識別資訊接收)，並對照所接收的識別資訊(KA2識別資訊的查詢．對照)，而識別受電體J。以 下與圖3或圖5的供電方法同樣進行其次的步驟而進行供電。
關於從受電體J發送供電要求信號，既可以採用用戶考慮到受電體的二次電池的蓄電量而進行操作的結構，又可以採用受電體J根據二次電池131的蓄電量自動發送的結構。
例如，如圖8B所示，在電壓/電流檢測部160中，如果檢測出二次電池131的電壓、電流或電壓及電流(JA4電壓/電流的檢測)，並判斷二次電池131的蓄電量低於一定的蓄電量，則對供電裝置K發送供電要求信號(JA2供電要求信號的發送)。以下與圖8A及圖3或圖5的供電方法同樣進行其次的步驟而進行供電。
在本實施例中，受電體所發送的頻率不同的多個信號也使用以基準載波fb為基礎生成的多個子載波fs。可以利用設置在混頻器和分頻電路之間的開關相對於基準載波fb調整子載波fs。
藉由在混頻器和分頻電路之間設置開關而有效地利用多個不同子載波，不需要增設調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路，而可以抑制裝置的複雜化或大型化、伴隨其的製造成本的增加。
在供電裝置與受電體的供電中，因為基於受電體的位置及共振頻率資訊以電力傳送效率高的最合適的頻率將電力信號發送到受電體，所以可以沒有浪費地將電力供應到受電體。
另外，藉由掌握受電體J的固有資訊或二次電池的蓄電量，可以進行更符合用戶要求的適當的送電。因此，可以減小因過剩的送電而導致的電力浪費，並可以減輕因供應蓄電量以上的電力而導致的二次電池131的劣化。由此，可以進行對供電裝置K和受電體J兩者而言都是效率高且方便性高的供電。
另外，較佳的是對包括個人資訊等的固有資訊的識別資訊採取考慮到安全性方面的對策，諸如：每次供電時隨時進行更新；在完成了用於供電的識別步驟之後從供電裝置內刪除不要的識別資訊；以及當發送識別資訊時進行密語通訊等。
可以提供能夠實現對用戶和提供者兩者而言都是效率高的供電服務的供電系統、供電方法，而不導致裝置的複雜化或大型化。
本實施例可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
實施例4
在本實施例中，使用圖9對無線供電系統及無線供電方法的另一個實施例進行說明。
也可以將本說明書中的供電系統及供電方法應用於多個供電裝置及受電體。在本實施例中示出將實施例1至3中任一個所示的供電系統及供電方法應用於多個供電裝置及受電體的例子，並且與實施例1至3中任一個相同的部 分或具有相同的功能的部分因為與實施例1至3中任一個相同，因此省略重複說明。另外，省略相同部分的詳細說明。
例如，當從相同的供電裝置對多個受電體進行供電時，可以藉由掌握各受電體的位置及共振頻率來以使電力的傳送效率成為最合適的方式控制所發送的電力信號的頻率。圖9是對多個受電體Ja10a、受電體Jb10b、受電體Jc10c分別進行供電的例子。
受電體Ja10a、受電體Jb10b、受電體Jc10c分別配置在離供電裝置K20有不同的距離的位置，並分別具有固有的共振頻率。
供電裝置K20首先獲得受電體Ja10a、受電體Jb10b、受電體Jc10c的位置及共振頻率資訊，並基於該資訊以使各電力傳送效率成為最合適的方式決定所發送的電力信號的頻率f(d(Ja))、f(d(Jb))、f(d(Jc))，而進行供電。
在本實施例中，受電體所發送的頻率不同的多個信號也使用以基準載波fb為基礎生成的多個子載波fs。可以利用設置在混頻器和分頻電路之間的開關相對於基準載波fb調整子載波fs。
藉由在混頻器和分頻電路之間設置開關而有效地利用多個不同子載波，不需要增設調節電源電路等的電壓來調整頻率的電路，而可以抑制裝置的複雜化或大型化、伴隨其的製造成本的增加。
因為基於受電體的位置及共振頻率資訊以電力傳送效率高的最合適的頻率對受電體發送電力信號，所以可以沒有浪費地將電力供應到受電體。
雖然圖9示出使用一個供電裝置的情況，但是也可以使用多個供電裝置。即使有多個供電裝置，也可以在進行供電的供電裝置和受電體中，掌握距離及共振頻率的資訊，並基於該資訊進行所發送的電信號的頻率的最適化以實現高傳送效率，而進行供電。
另外，當如上所述那樣在供電裝置可以進行通訊的範圍內有多個受電體時，也可以如實施例3所示，使用受電體的識別資訊只對特定的受電體進行送電。
因為是掌握識別資訊而進行供電，所以可以準確地進行作為物件體的受電體的管理，而可以高效地進行對懸賞等的當選人或契約者的服務等。
另外，如也在實施例3中所示，較佳的是對包括個人資訊等的固有資訊的識別資訊採取考慮到安全性方面的對策，諸如：每次供電時隨時進行更新；在完成了用於供電的識別步驟之後從供電裝置內刪除不要的識別資訊；以及當發送識別資訊時進行密語通訊等。
本實施例可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
10‧‧‧受電體
20‧‧‧供電裝置
100‧‧‧受電裝置部
110‧‧‧收發電路部
111‧‧‧天線電路
112‧‧‧整流電路
113‧‧‧混頻器
114‧‧‧解調變電路
115‧‧‧振盪電路
118‧‧‧分頻電路
119‧‧‧開關
120‧‧‧信號處理電路部
122‧‧‧受電控制功能
130‧‧‧蓄電部
131‧‧‧二次電池
140‧‧‧記憶體部
150‧‧‧電源負荷部
210‧‧‧收發電路部
211‧‧‧天線電路
212‧‧‧整流電路
213‧‧‧調變電路
214‧‧‧解調變電路
215‧‧‧振盪電路
216‧‧‧電源電路
220‧‧‧信號處理電路部
222‧‧‧送電控制功能
223‧‧‧位置及共振頻率檢測功能
230‧‧‧電源部

Claims (5)

  1. 一種半導體裝置，包含：天線電路；整流電路；解調變電路；信號處理電路部；振盪電路；分頻電路；開關；混頻器；以及二次電池，其中該天線電路接收來自供電裝置的電磁波並輸出電信號，其中該整流電路對該電信號進行整流並產生被整流了的信號，其中該解調變電路解調該被整流了的信號並將被解調了的信號發送到該信號處理電路部，其中該信號處理電路部接收該被解調了的信號並產生發送信號，其中該振盪電路根據該發送信號工作並將基準載波輸入到該分頻電路和該混頻器，其中該分頻電路對該基準載波的頻率進行分頻，而產生具有比產生在該振盪電路中的該基準載波的該頻率低的多個頻率的信號， 其中該開關選擇具有該多個頻率的該信號中之一並將被選擇了的信號發送到該混頻器，其中該混頻器將該基準載波與該被選擇了的信號混合，並將被混合的信號發送到該天線電路，其中該二次電池儲存從該供電裝置發送的第一電力並對電源負荷部供應第二電力，以及其中，用於發送該第一電力的該供電裝置的電磁波的頻率是從由LF帶、HF帶、UHF帶和微波帶所組成的群組中所選擇的頻帶。
  2. 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該供電裝置包含：收發電磁波的收發電路部；對由該供電裝置的該收發電路部收發的該電磁波的電信號進行處理的信號處理電路部；以及供應發送到受電體的電力的電源部，其中該供電裝置的該信號處理電路部具有檢測出該受電體的位置及共振頻率的位置及共振頻率檢測功能以及控制發送到該受電體的電力的送電控制功能。
  3. 一種無線供電方法，包含：使用具有不同頻率的多個子載波從受電體將位置及共振頻率檢測用信號發送到供電裝置，並且該供電裝置檢測出該受電體的位置及共振頻率的第一步驟；調整將從該供電裝置發送的電力信號的頻率為在由LF帶、HF帶、UHF帶和微波帶所組成的群組中所選擇的 頻帶中並基於該受電體的該位置及該共振頻率將電力從該供電裝置發送到該受電體的第二步驟；以及將從該供電裝置發送的該電力儲存到該受電體的蓄電部的二次電池中的第三步驟。
  4. 根據申請專利範圍第3項之無線供電方法，其中該受電體檢測出該二次電池的電壓、電流或電壓及電流，並根據檢測資訊對該供電裝置發送供電要求信號或受電結束信號。
  5. 根據申請專利範圍第3項之無線供電方法，還包含在該第一步驟之前該供電裝置識別該受電體的識別資訊的步驟。
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