WO2013061899A1

WO2013061899A1 - 受電装置、送電装置およびワイヤレス電力伝送システム

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Publication number: WO2013061899A1
Application number: PCT/JP2012/077182
Authority: WO
Inventors: 篠田悟史; 市川敬一
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-05-02
Also published as: GB201407160D0; US9755460B2; GB2510509A; US20140210276A1; CN103907265A; CN103907265B; JP5700135B2; JPWO2013061899A1

Abstract

　携帯端末装置（１００）は、Ｒ／Ｗ装置（２００）と近距離通信し、また、送電装置（３００）から電力を受電する。携帯端末装置（１００）は、コイルアンテナ（１０１）と、コイルアンテナ（１０１）を介して外部と近距離通信を行うＲＦＩＤ用ＩＣ回路（１２０）と、コイルアンテナ（１０１）がパッシブ電極（３０２）と容量結合して受電された電力を受ける充電回路（１１０）と、コイルアンテナ（１０１）を介した近距離通信、または、コイルアンテナ（１０１）を介した電力受電の何れかの状態に切り替えるスイッチ（Ｓ１，Ｓ２）とを備える。これにより、一つの部材に二つの機能を持たせることで、小型化を阻害せずに、ワイヤレス電力伝送が実現できる受電装置、送電装置およびワイヤレス電力伝送システムを提供する。

Description

受電装置、送電装置およびワイヤレス電力伝送システム

　本発明は、ワイヤレス電力伝送が可能な受電装置、送電装置およびワイヤレス電力伝送システムに関する。

　代表的なワイヤレス電力伝送システムとして、送電装置の一次コイルから受電装置の二次コイルへ磁界を利用して電力を伝送する磁界結合方式の電力伝送システムが知られている。このシステムでは、磁界結合で電力を伝送する場合、各コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルとの相対位置関係に高い精度が要求される。また、コイルを利用するため、装置の小型化が難しい。

　一方、特許文献１に開示されているような電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムも知られている。特許文献１に記載の電力伝送システムは、パッシブ電極およびアクティブ電極を備えた送電装置および受電装置で構成されている。そして、送電装置のアクティブ電極と受電装置のアクティブ電極とが空隙を介して近接することにより、この二つの電極間に強い電場が形成され、電極同士が電界結合する。これにより、送電装置および受電装置間での高い伝送効率の電力伝送を可能としている。この特許文献１の方式は、結合電極の要求される相対位置精度が比較的緩く、また、結合電極の小型化および薄型化が可能である。

特表２００９－５３１００９号公報

　上述の受電装置の一例として、携帯電話機または携帯型ＰＣなどの電子機器が挙げられる。近年、これら電子機器は小型化および薄型化が進んでおり、通信用のアンテナなど必要な素子を既に多数内蔵しているため、電力伝送用の結合電極を配置するスペースをさらに確保することが難しい。

　そこで、本発明の目的は、一つの部材に二つの機能を持たせることで、小型化を阻害せずに、ワイヤレス電力伝送が実現できる受電装置、送電装置およびワイヤレス電力伝送システムを提供することにある。

　本発明に係る受電装置は、ループ状導体と、前記ループ状導体を介して外部と近距離通信を行う通信回路と、前記ループ状導体が第１外部電極と容量結合して受電された電力を受ける受電回路と、前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力受電の何れかの状態に切り替える切替手段とを備える。

　この構成では、ループ状導体を容量結合用電極またはアンテナとして機能させることができるため、一つの部品に二つの機能をもたせることができるため、部品点数の増加を抑制できる。これにより、受電装置の小型化を実現できる。

　本発明に係る受電装置は、前記ループ状導体は第１端および第２端を有し、前記切替手段は、前記ループ状導体の第１端を前記通信回路または前記受電回路の何れかに接続する第１切替手段と、前記ループ状導体の第２端と前記通信回路との接続または遮断を切り替える第２切替手段と、を有し、前記第２切替手段を前記通信回路に接続し、かつ、前記第１切替手段を前記通信回路に接続した前記近距離通信の状態、および、前記第２切替手段を遮断し、かつ、前記第１切替手段を前記受電回路に接続した前記電力受電の状態の何れかに切り替える、構成でもよい。

　この構成では、各切替手段の切り替え制御を行うことで、ループ状導体の機能を切り替えることができる。

　本発明に係る受電装置は、前記近距離通信または前記電力受電の何れの状態にするかを検知する検知手段を備え、前記切替手段は前記検知手段の検知結果に基づいて切り替える、構成でもよい。

　この構成では、検知手段の検知結果に応じて切替手段を切り替えることで、ループ状導体の機能を自動で切り替えることができる。

　本発明に係る受電装置は、前記切替手段は、前記ループ状導体および前記通信回路の間に設けられ、前記通信回路の通信周波数の信号を通過させ、前記受電回路の受電周波数の信号を遮断する第１フィルタと、前記ループ状導体および前記受電回路の間に設けられ、前記受電回路の受電周波数の信号を通過させ、前記通信回路の通信周波数の信号を遮断する第２フィルタと、を備える構成でもよい。

　この構成では、第１または第２フィルタによって信号の通過または遮断することができるため、ループ状導体の機能を自動で切り替えることができる。

　本発明に係る受電装置において、第２外部電極に対向又は接触し、前記受電回路に接続されている平板状の結合用電極を備え、前記ループ状導体および前記結合用電極の間に生じる電圧が前記受電回路に印加される、構成でもよい。

　本発明に係る受電装置において、前記結合用電極は、法線方向が前記ループ状導体の巻軸方向と一致し、前記第１外部電極および第２外部電極側に前記ループ状導体が配置されるよう設けられ、面積が前記ループ状導体の平面面積より大きい、構成でもよい。

　この構成では、ループ状導体および結合用電極が第１および第２外部電極に対し略直線上に位置するため、第１および第２外部電極を有する装置に対しての受電装置の設置位置の自由度が向上する。また、結合用電極の面積がループ状導体よりも大きいため、ループ状導体が結合用電極よりも高電位側となる。

　本発明によれば、ループ状導体を近距離通信用のアンテナ、または、電力伝送時の電界結合用の電極として用いることができる。これにより、一つの部材に二つの機能を持たせることができるため、装置内の部品点数を低減でき、装置の小型化を実現できる。

実施形態１に係る携帯端末装置をＲ／Ｗ装置に設置する状態を示す概略斜視図。実施形態１に係る携帯端末装置を送電装置に設置する状態を示す概略斜視図。携帯端末装置の背面図。携帯端末装置の側面断面図。ワイヤレス電力伝送システムの回路図。ワイヤレス電力伝送システムの回路図。実施形態１に係る携帯端末装置の別の例を示す回路図。実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図。実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図。実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図。実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図。実施形態４に係る携帯端末装置の回路図。実施形態４に係る携帯端末装置の回路図。

（実施形態１）
　実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システムは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを有する携帯端末装置、ＲＦＩＤタグからデータを読み取り、または、ＲＦＩＤタグにデータを書き込むリーダー／ライター装置（以下、Ｒ／Ｗ装置という。）、および携帯端末装置に対しワイヤレスに電力伝送する送電装置を備える。携帯端末装置としては、例えば、携帯電話機、携帯型ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などが挙げられるが、本実施形態では携帯電話機として説明する。

　図１は実施形態１に係る携帯端末装置をＲ／Ｗ装置にかざす状態を示す概略斜視図である。図２は実施形態１に係る携帯端末装置を送電装置に設置する状態を示す概略斜視図である。図３Ａは携帯端末装置の背面図、図３Ｂは携帯端末装置の側面断面図である。なお、液晶画面および操作部などが設けられた面を携帯端末装置の前面とし、その反対面を背面とする。

　Ｒ／Ｗ装置２００は、携帯端末装置（受電装置）１００と近距離通信を行う装置であり、携帯端末装置１００を載置する載置面２００Ａを有し、その載置面２００Ａにデータリーダー／ライター部（以下、データＲ／Ｗ部という。）２０１が形成されている。データＲ／Ｗ部２０１は、携帯端末装置１００と通信するアンテナ２０１Ａを有している。データＲ／Ｗ部２０１は、アンテナ２０１Ａを介して、携帯端末装置１００のＲＦＩＤタグに記録されたタグ情報を受信し、または、コマンドやタグ情報をＲＦＩＤタグへ送信する。

　なお、携帯端末装置１００とＲ／Ｗ装置２００との間で通信する場合、携帯端末装置１００はＲ／Ｗ装置２００に対して密着させる必要はなく、間隔を隔てて携帯端末装置１００をＲ／Ｗ装置２００のデータＲ／Ｗ部２０１に対向させた状態であってもよい。

　送電装置３００は、設置面に対して略水平となる載置面３００Ａと、載置面３００Ａに対して略垂直な背もたれ面３００Ｂとを有している。送電装置３００の載置面３００Ａには携帯端末装置１００が載置される。送電装置３００は、背もたれ面３００Ｂに沿って設けられたアクティブ電極（第１外部電極）３０１を備えている。さらに、送電装置３００は、背もたれ面３００Ｂとの間にアクティブ電極３０１が介在するように、アクティブ電極３０１に平行なパッシブ電極（第２外部電極）３０２を備えている。アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２は何れも略長方形状であって、パッシブ電極３０２はアクティブ電極３０１より大きい。

　送電装置３００の載置面３００Ａに携帯端末装置１００が載置された場合、アクティブ電極３０１は、後述する携帯端末装置１００のコイルアンテナ（ループ状導体）１０１と空隙を介して対向し、パッシブ電極３０２は、携帯端末装置１００の金属板１０２と空隙を介して対向するようになっている。そして、アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２に電圧を印加することで、アクティブ電極３０１は携帯端末装置１００のコイルアンテナ１０１と容量結合し、パッシブ電極３０２は携帯端末装置１００の金属板１０２と容量結合する。これにより、送電装置３００から携帯端末装置１００に電力が伝送される。なお、アクティブ電極３０１とコイルアンテナ１０１とは、容量結合していればよく、前述の空隙だけでなく、絶縁体が介在していてもよい。

　携帯端末装置１００は、二次電池およびＲＦＩＤタグを備えている。ＲＦＩＤタグは、二次電池により動作し、Ｒ／Ｗ装置２００からの信号を検知したときに機能する。このＲＦＩＤタグはコイルアンテナ１０１を有している。コイルアンテナ１０１は、図３Ａに示すように、導電性部材が筐体背面に沿って螺旋状に巻回されて形成されている。コイルアンテナ１０１は、図示しないが、一端がスイッチの切り替えにより開放し、または、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路に接続される。また、他端がスイッチの切り替えにより受電回路またはＲＦＩＤ用ＩＣ回路に接続される。各スイッチは、携帯端末装置１００をＲ／Ｗ装置２００または送電装置３００の何れに載置するかによって切り替えられる。コイルアンテナ１０１は、各スイッチが切り替えられることによって、Ｒ／Ｗ装置２００と通信するＲＦＩＤアンテナとして機能し、または、送電装置３００のアクティブ電極３０１と容量結合するアクティブ電極として機能する。コイルアンテナ１０１は、細長い形状を有し厚みが線幅より小さい平板状導体（導電性部材）を用い、薄型の平板状コイルとしてもよい。

　また、携帯端末装置１００は、図３Ｂに示すように、コイルアンテナ１０１の巻軸方向に法線方向が一致し、背面との間にコイルアンテナ１０１が介在するように設けられた金属板（結合用電極）１０２を備えている。金属板１０２はコイルアンテナ１０１の径よりも大きい。金属板１０２は、携帯端末装置１００が送電装置３００から電力伝送される際に、送電装置３００のパッシブ電極３０２と容量結合する。コイルアンテナ１０１がアクティブ電極として機能する場合、コイルアンテナ１０１は送電装置３００のアクティブ電極３０１と容量結合する。これにより、携帯端末装置１００内の受電回路が有する充電回路は、送電装置３００から受電した電力により二次電池を充電する。

　本実施形態では、パッシブ電極３０２、アクティブ電極３０１、コイルアンテナ１０１および金属板１０２が略直線上に位置して容量結合する構成としている。すなわち、携帯端末装置１００は一点を基準として送電装置３００に載置すればよい。例えば、アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２を背もたれ面３００Ｂに沿って平行に配置した場合、携帯端末装置１００は二点を基準として送電装置３００に載置する必要があり、この場合との対比において、携帯端末装置１００の設置時の位置の自由度が向上する。

　なお、金属板１０２は独立した部品であってもよい。また、例えば配線基板に設けられる金属ケースの一部、または配線基板に形成されたグランドパターンを金属板１０２として用いる構成であってもよい。

　以下、携帯端末装置１００、Ｒ／Ｗ装置２００および送電装置３００それぞれの回路構成について説明する。図４および図５は、ワイヤレス電力伝送システムの回路図である。図４は、携帯端末装置１００をＲ／Ｗ装置２００に載置した場合を示している。図５は、携帯端末装置１００を送電装置３００に載置した場合を示している。

　Ｒ／Ｗ装置２００は、データＲ／Ｗ部２０１、およびその他の回路（例えば、制御回路または電源回路など）を備えている。データＲ／Ｗ部２０１は、アンテナ２０１ＡとＲＦＩＤ用ＩＣ回路２０１Ｂとを有している。ＲＦＩＤ用ＩＣ回路２０１Ｂは、アンテナ２０１Ａに電流を流して磁界を発生させ、携帯端末装置１００のＲＦＩＤタグに記憶されたタグ情報を携帯端末装置１００から受信し、または携帯端末装置１００へコマンドやタグ情報を送信する。このＲＦＩＤ用ＩＣ回路２０１Ｂは、例えば、センサなどにより、データＲ／Ｗ部２０１に携帯端末装置１００が載置されたことを検知したときに電流を流す構成であってもよいし、ユーザによる操作を受け付けたときに電流を流す構成であってもよいし、常時電流を流す構成であってもよい。

　図５に示す送電装置３００は送電回路３０３を備えている。送電回路３０３は、ＡＣアダプタおよび電圧発生回路などを備えていて、アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２が接続されている。ＡＣアダプタは、１００Ｖ～２３０Ｖの交流電圧を、５Ｖ、１２Ｖ等の直流電圧に変換して電圧発生回路へ出力する。電圧発生回路は、インバータ、昇圧トランス及びインダクタにより構成され、ＡＣアダプタから入力された電圧を交流変換及び昇圧して、アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２の間に印加する。印加される電圧の周波数は１００ｋＨｚ～１０ＭＨｚである。

　携帯端末装置１００は、充電回路（受電回路）１１０、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路（通信回路）１２０およびスイッチＳ１，Ｓ２を備えている。スイッチ（第１切替手段）Ｓ１は、三つの入出力端子を備えて、各端子はコイルアンテナ１０１の一端（第１端）、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０および充電回路１１０に接続されている。そして、スイッチＳ１は、コイルアンテナ１０１の一端を、充電回路１１０またはＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０の一方に接続する。具体的には、携帯端末装置１００がＲ／Ｗ装置２００に載置される場合には、スイッチＳ１はコイルアンテナ１０１をＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０に接続する。また、携帯端末装置１００が送電装置３００に載置される場合には、スイッチＳ１はコイルアンテナ１０１を充電回路１１０に接続する。なお、スイッチＳ１は、リレースイッチまたはＦＥＴなど、素子の種類は特に限定されない。

　スイッチ（第２切替手段）Ｓ２は、コイルアンテナ１０１の他端（第２端）およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０の間に接続されている。携帯端末装置１００が送電装置３００に載置される場合には、スイッチＳ２はオフとなり、コイルアンテナ１０１およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０を非接続にする。すなわち、コイルアンテナ１０１は一端が開放端となる。また、携帯端末装置１００がＲ／Ｗ装置２００に載置される場合には、スイッチＳ２はオンとなり、コイルアンテナ１０１をＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０に接続する。このスイッチＳ２は、スイッチＳ１と同様、素子の種類は特に限定されない。

　充電回路１１０は送電装置３００から伝送された電力によって二次電池１１１を充電する。充電回路１１０は、スイッチＳ１を介してコイルアンテナ１０１の一端が接続されていて、さらに金属板１０２が接続されている。充電回路１１０には、受信した交流電力を直流に変換する整流回路、平滑回路および電圧安定化回路等が含まれていてもよい。

　ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０は、スイッチＳ１，Ｓ２を介してコイルアンテナ１０１が接続されている。ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０は二次電池１１１の電力により動作する。そして、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０はメモリを有し、メモリに記録されたタグ情報を、コイルアンテナ１０１を介して携帯端末装置１００へ送信し、または、携帯端末装置１００から送信されたコマンドを受信し、タグを起動及び制御し、受信したタグ情報をメモリに記憶する。

　携帯端末装置１００をＲ／Ｗ装置２００に載置する場合、図４に示すように、スイッチＳ１はＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０側に接続し、スイッチＳ２はオンとなる。これにより、コイルアンテナ１０１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０に接続され、充電回路１１０には接続されなくなる。そして、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０は、コイルアンテナ１０１を介して、Ｒ／Ｗ装置２００と通信する。

　一方、携帯端末装置１００を送電装置３００に載置する場合、図５に示すように、スイッチＳ１は充電回路１１０側に接続し、スイッチＳ２はオフとなる。これにより、コイルアンテナ１０１は、一端が充電回路１１０に接続され、他端が開放端となる。この結果、コイルアンテナ１０１は平板状電極として用いることができる。そして、コイルアンテナ１０１は送電装置３００のアクティブ電極３０１と対向して、アクティブ電極３０１との間で容量結合する。また、携帯端末装置１００の金属板１０２は、送電装置３００のパッシブ電極３０２と対向してパッシブ電極３０２との間で容量結合する。これにより、送電装置３００から携帯端末装置１００に電力が伝送され、充電回路１１０は、伝送された電力により二次電池１１１を充電する。

　以上のように、携帯端末装置１００は、スイッチＳ１，Ｓ２を適宜切り替えることで、コイルアンテナ１０１を送電装置３００との容量結合用のアクティブ電極として機能させることができ、また、Ｒ／Ｗ装置２００との通信アンテナとして機能させることができる。すなわち、一つの部品を二つの機能を持たせることができるため、携帯端末装置１００の小型化を実現することができる。

　なお、スイッチＳ１，Ｓ２は、自動で切り替えられてもよいし、手動で切り替えられてもよい。図６は、実施形態１に係る携帯端末装置１００の別の例を示す回路図である。図６に示す携帯端末装置１００では、コイルアンテナ１０１とスイッチＳ１，Ｓ２との間に検波回路（検知手段）１３０を備えている。検波回路１３０は、コイルアンテナ１０１から流れる信号を検波する手段と、スイッチＳ１，Ｓ２を切替制御する手段を有して、受信した信号を判別し、スイッチＳ１，Ｓ２を切り替える。検波回路１３０は、例えば受信した信号の周波数により信号の種別を判別する。そして、携帯端末装置１００がＲ／Ｗ装置２００または送電装置３００の何れに載置されているかを判別する。

　また、携帯端末装置１００は、Ｒ／Ｗ装置２００および送電装置３００の何れに載置されたかを検知するセンサを有し、そのセンサの検出結果に応じて、スイッチＳ１，Ｓ２を切り替えてもよい。

（実施形態２）
　以下の実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムは、ＲＦＩＤタグ、携帯端末装置および送電装置を備えている。本実施形態に係る携帯端末装置はＲＦＩＤタグを備えず、また、送電装置は、Ｒ／Ｗ装置およびワイヤレス電力伝送装置の両方の機能を備えている。送電装置は、ＲＦＩＤタグが載置された場合にはＲ／Ｗ装置として機能し、携帯端末装置が載置された場合には電力伝送装置として機能する。以下、実施形態１との相違点について説明する。

　図７および図８は、実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図である。図７は、送電装置をＲ／Ｗ装置として機能させる場合を示している。図８は、送電装置をワイヤレス電力伝送装置として機能させる場合を示している。

　ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＦＩＤアンテナ５０１およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路５０２を備えている。ＲＦＩＤ用ＩＣ回路５０２は、実施形態１のＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０と略同じ構成であるが、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路５０２は、後述する送電装置４００のコイルアンテナ４０１に電流が流れて発生する磁界による電磁誘導によって電流が流れて動作する。そして、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路５０２は、メモリなどに記憶されたタグ情報を、ＲＦＩＤアンテナ５０１を介して送電装置４００に送信し、送電装置４００からコマンドを受信し、それにしたがって動作を行い、また、タグ情報を受信してメモリに書き込む。

　携帯端末装置６００は、例えば携帯電話機であって、アクティブ電極（第３外部電極）６０１、パッシブ（第４外部電極）電極６０２、充電回路６１０、二次電池６１１およびその他の回路（制御回路など）を備えている。充電回路６１０は、実施形態１の充電回路１１０と略同じ構成であって、アクティブ電極６０１およびパッシブ電極６０２が接続されている。アクティブ電極６０１、パッシブ電極６０２が、後述する送電装置４００のコイルアンテナ４０１およびパッシブ電極４０２と容量結合して、送電装置４００から伝送された電力によって、充電回路６１０は二次電池６１１を充電する。

　送電装置４００は、コイルアンテナ（ループ状導体）４０１、パッシブ電極４０２、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０、送電回路４２０および、スイッチＳ３，Ｓ４を備えている。コイルアンテナ４０１およびパッシブ電極４０２は、送電装置４００において、実施形態１のアクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２と同じように配置されている。すなわち、ＲＦＩＤタグ５００または携帯端末装置６００側から順にコイルアンテナ４０１、パッシブ電極４０２が配置される。このとき、コイルアンテナ４０１の巻軸方向とパッシブ電極４０２の法線方向とが一致し、パッシブ電極４０２の面積がコイルアンテナ４０１より大きい。

　スイッチ（第１切替手段）Ｓ３は、実施形態１のスイッチＳ１と同様に三つの入出力端子を備えて、各端子はコイルアンテナ４０１の一端、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０および送電回路４２０に接続されている。そして、スイッチＳ３は、コイルアンテナ４０１を、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０または送電回路４２０の一方に接続する。具体的には、送電装置４００にＲＦＩＤタグ５００が載置される場合には、スイッチＳ３はコイルアンテナ４０１をＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０に接続する。また、送電装置４００に携帯端末装置６００が載置される場合には、スイッチＳ３はコイルアンテナ４０１を送電回路４２０に接続する。

　スイッチ（第２切替手段）Ｓ４は、コイルアンテナ４０１の他端およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路４２０の間に接続されている。送電装置４００に携帯端末装置６００が載置される場合には、スイッチＳ４はオフとなり、コイルアンテナ４０１およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路４２０を非接続にする。すなわち、コイルアンテナ４０１は一端が開放端となる。また、送電装置４００にＲＦＩＤタグ５００が載置される場合には、スイッチＳ４はオンとなり、コイルアンテナ４０１をＲＦＩＤ用ＩＣ回路４２０に接続する。

　ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０は、実施形態１のＲＦＩＤ用ＩＣ回路２０１Ｂと同じ構成であり、スイッチＳ３，Ｓ４を介してコイルアンテナ４０１が接続されている。ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０は、例えば送電回路４２０からの電力により動作する。ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０は、コイルアンテナ４０１に電流を流して磁界を発生させ、記憶されたタグ情報をＲＦＩＤタグ５００から受信し、またはＲＦＩＤタグ５００へコマンドやタグ情報を送信する。

　送電回路４２０は実施形態１の送電回路３０３と同じ構成であり、送電回路４２０にはパッシブ電極４０２が接続されている。送電回路４２０は、スイッチＳ３，Ｓ４の切り替えにより他端が開放したコイルアンテナ４０１の一端が接続され、このコイルアンテナ４０１およびパッシブ電極４０２の間に電圧を印加する。

　送電装置４００にＲＦＩＤタグ５００が載置される場合、図７に示すように、スイッチＳ３はＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０側に接続し、スイッチＳ４はオンとなる。これにより、コイルアンテナ４０１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０に接続され、送電回路４２０には接続されなくなる。そして、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０は、コイルアンテナ４０１を介して、ＲＦＩＤタグ５００と通信する。

　一方、送電装置４００に携帯端末装置６００が載置される場合、図８に示すように、スイッチＳ３は送電回路４２０側に接続し、スイッチＳ４はオフとなる。これにより、コイルアンテナ４０１は、一端が送電回路４２０に接続され、他端が開放端となる。この結果、コイルアンテナ４０１は平板状電極として作用する。そして、コイルアンテナ４０１は携帯端末装置６００のアクティブ電極６０１と対向して、アクティブ電極６０１との間で容量結合する。また、送電装置４００のパッシブ電極４０２は、携帯端末装置６００のパッシブ電極６０２との間で容量結合する。これにより、送電装置４００から携帯端末装置６００に電力が伝送され、携帯端末装置６００の充電回路６１０は、伝送された電力により二次電池６１１を充電する。

　以上のように、送電装置４００は、スイッチＳ３，Ｓ４を適宜切り替えることで、コイルアンテナ４０１を携帯端末装置６００との容量結合用のアクティブ電極として機能させることができ、また、ＲＦＩＤタグ５００との通信アンテナとして機能させることができる。すなわち、一つの部品を二つの機能を持たせることができるため、送電装置４００の大型化が防止できる。

　なお、スイッチＳ３，Ｓ４は、実施形態１のスイッチＳ１，Ｓ２と同様、自動で切り替えてもよいし、手動で切り替えてもよい。例えば、スイッチＳ３がＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０側に接続し、スイッチＳ４がオンとなった状態で、送電装置４００の検知手段が携帯端末装置６００から信号を検知すると、スイッチＳ３が送電回路４２０側に接続し、スイッチＳ４がオフに切り替わる構成としてもよい。

（実施形態３）
　以下の実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムは、実施形態１の携帯端末装置１００と、実施形態２の送電装置４００とを備えている。図９および図１０は、実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムの回路図である。図９は、送電装置をＲ／Ｗ装置として機能させる場合を示している。図１０は、送電装置をワイヤレス電力伝送装置として機能させる場合を示している。携帯端末装置１００および送電装置４００の構成は、実施形態１，２と同様であるため説明は省略する。

　送電装置４００をＲ／Ｗ装置として機能させる場合、図９に示すように、スイッチＳ３はＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０側に接続し、スイッチＳ４はオンとなる。これにより、コイルアンテナ４０１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０に接続され、送電回路４２０には接続されなくなる。一方、携帯端末装置１００では、スイッチＳ２がオンとなり、スイッチＳ１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０側に接続する。これにより、送電装置４００のＲＦＩＤ用ＩＣ回路４１０は、コイルアンテナ４０１を介して、携帯端末装置１００のＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０と通信する。

　送電装置４００を電力伝送装置として機能させる場合、図１０に示すように、スイッチＳ３は送電回路４２０側に接続し、スイッチＳ４はオフとなる。これにより、コイルアンテナ４０１は、一端が送電回路４２０に接続され、他端が開放端となる。携帯端末装置１００では、スイッチＳ１は充電回路１１０側に接続し、スイッチＳ２はオフとなる。そして、送電装置４００のコイルアンテナ４０１と携帯端末装置１００のコイルアンテナ１０１とが容量結合することで、送電装置４００から携帯端末装置１００に電力が伝送され、携帯端末装置１００の充電回路１１０は、伝送された電力により二次電池１１１を充電する。

　以上のように、一つの部品に二つの機能を持たせることができ、携帯端末装置１００の小型化を実現することができ、送電装置４００の大型化を防止できる。

（実施形態４）
　以下の実施形態４では、実施形態１のスイッチＳ１，Ｓ２の代わりにフィルタを用いている点で、実施形態１と相違する。以下、その相違点について説明する。

　図１１は、実施形態４に係る携帯端末装置１００の回路図である。本実施形態では、ＲＦＩＤの通信周波数（第１周波数）は１３ＭＨｚとし、ワイヤレス伝送される電力の周波数（第２周波数）は２００ｋＨｚとする。

　携帯端末装置１００は、フィルタＦ１，Ｆ２を備えている。フィルタ（第１フィルタ）Ｆ１は、コイルアンテナ１０１の両端およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０の間に接続されている。フィルタＦ１は中心周波数を１３ＭＨｚとするバンドパスフィルタである。フィルタ（第２フィルタ）Ｆ２は、コイルアンテナ１０１の一端と充電回路１１０との間に接続されている。フィルタＦ２は中心周波数を２００ｋＨｚとするバンドパスフィルタである。

　この携帯端末装置１００が実施形態１のＲ／Ｗ装置２００に載置された場合、Ｒ／Ｗ装置２００から送信された信号は、フィルタＦ１を通過し、フィルタＦ２を通過しない。すなわち、充電回路１１０側が開放された状態となる。一方、携帯端末装置１００が送電装置３００に載置された場合、送電装置３００から伝送された電力信号は、フィルタＦ２を通過し、フィルタＦ１を通過しない。すなわち、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０側が開放された状態となる。従って、充電回路１１０およびＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０は周波数に応じて回路が分離され、独立して作用する。これにより、コイルアンテナ１０１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ回路１２０のアンテナとして機能し、また、電力伝送のアクティブ電極として機能する。

　以上のように、実施形態４では、スイッチの代わりにフィルタを用いて、コイルアンテナ１０１の機能を切り替えている。この場合、スイッチ制御を行う必要がなく、部品点数またはコストを低減できる。なお、フィルタＦ１，Ｆ２はバンドパスフィルタでなくてもよく、バンドエリミネーションフィルタ、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタであってもよい。また、フィルタＦ１，Ｆ２の中心周波数は、用途に応じて適宜変更される。

　また、フィルタＦ１はコモンモードチョークフィルタとしてもよい。コモンモードチョークフィルタは、フェライトコアに二つのコイルが巻き付けられており、二つのコイルに同相電流が流れると、それぞれに磁界が発生してフェライトコア内部で足し合わされる。この結果、インピーダンスが増加し、同相信号成分だけが除去される。電力伝送される場合、コモンモードチョークフィルタによって信号が遮断され、コイルアンテナ１０１はアクティブ電極として機能する。

　なお、ワイヤレス電力伝送システムを構成する各装置の具体的構成などは、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

　例えば、実施形態１では、容量結合する送電装置３００のパッシブ電極３０２および携帯端末装置１００の金属板１０２の間に、容量結合する送電装置３００のパッシブ電極３０２および携帯端末装置１００のコイルアンテナ１０１が介在する構成としているが、各電極の位置はこれに限定されない。図１２は、携帯端末装置１００および送電装置３００の構成の別の例を示す模式図である。図１２は、図２に対応する図面である。

　図１２では、アクティブ電極３０１およびパッシブ電極３０２は、背もたれ面３００Ｂに沿って、同一平面上に形成されている。また、携帯端末装置１００において、コイルアンテナ１０１および金属板１０２は、携帯端末装置１００の背面に沿って、同一平面上に形成されている。この場合であっても、アクティブ電極３０１とコイルアンテナ１０１とが対向し、パッシブ電極３０２と金属板１０２とが対向する。そして、各電極が容量結合されて、送電装置３００から携帯端末装置１００に電力伝送される。

１００－携帯端末装置（受電装置）
１０１－コイルアンテナ（ループ状導体）
１１０－充電回路（受電回路）
１２０－ＲＦＩＤ用ＩＣ回路（通信回路）
２００－Ｒ／Ｗ装置
３００－送電装置
３０１－アクティブ電極（第１外部電極）
Ｓ１，Ｓ３－スイッチ（第１切替手段）
Ｓ２，Ｓ４－スイッチ（第２切替手段）

Claims

　ループ状導体と、
　前記ループ状導体を介して外部と近距離通信を行う通信回路と、
　前記ループ状導体が第１外部電極と容量結合して受電された電力を受ける受電回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力受電の何れかの状態に切り替える切替手段と、
　を備える受電装置。
　前記ループ状導体は第１端および第２端を有し、
　前記切替手段は、
　前記ループ状導体の第１端を前記通信回路または前記受電回路の何れかに接続する第１切替手段と、
　前記ループ状導体の第２端と前記通信回路との接続または遮断を切り替える第２切替手段と、
　を有し、
　前記第２切替手段を前記通信回路に接続し、かつ、前記第１切替手段を前記通信回路に接続した前記近距離通信の状態、および、前記第２切替手段を遮断し、かつ、前記第１切替手段を前記受電回路に接続した前記電力受電の状態の何れかに切り替える、
　請求項１に記載の受電装置。
　前記近距離通信または前記電力受電の何れの状態にするかを検知する検知手段を備え、
　前記切替手段は前記検知手段の検知結果に基づいて切り替える、
　請求項１または２に記載の受電装置。
　前記切替手段は、
　前記ループ状導体および前記通信回路の間に設けられ、前記通信回路の通信周波数の信号を通過させ、前記受電回路の受電周波数の信号を遮断する第１フィルタと、
　前記ループ状導体および前記受電回路の間に設けられ、前記受電回路の受電周波数の信号を通過させ、前記通信回路の通信周波数の信号を遮断する第２フィルタと、
　を備える請求項１に記載の受電装置。
　第２外部電極に対向又は接触し、前記受電回路に接続されている平板状の結合用電極を備え、
　前記ループ状導体および前記結合用電極の間に生じる電圧が前記受電回路に印加される、
　請求項１から４の何れかに記載の受電装置。
　前記結合用電極は、
　法線方向が前記ループ状導体の巻軸方向と一致し、前記第１外部電極および第２外部電極側に前記ループ状導体が配置されるよう設けられ、面積が前記ループ状導体の平面面積より大きい、
　請求項５に記載の受電装置。
　ループ状導体と、
　前記ループ状導体を介して外部と近距離通信を行う通信回路と、
　第３外部電極と容量結合する前記ループ状導体を介して前記第３外部電極へ電力を送電する送電回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力送電の何れかの状態に切り替える切替手段と、
　を備える送電装置。
　前記ループ状導体は第１端および第２端を有し、
　前記切替手段は、
　前記ループ状導体の第１端を前記通信回路または前記送電回路の何れかに接続する第１切替手段と、
　前記ループ状導体の第２端と前記通信回路との接続または遮断を切り替える第２切替手段と、
　を有し、
　前記第１切替手段を前記通信回路に接続し、かつ、前記第２切替手段を前記通信回路に接続した前記近距離通信の状態、または、前記第１切替手段を遮断し、かつ、前記第２切替手段を前記送電回路に接続した前記電力送電の状態の何れかに切り替える、
　請求項８に記載の送電装置。
　前記近距離通信または前記電力送電の何れの状態にするかを検知する検知手段をさらに備え、
　前記切替手段は前記検知手段の検知結果に基づいて切り替える、
　請求項７または８に記載の送電装置。
　第４外部電極に対向又は接触し、前記送電回路に接続されている結合用電極を備え、
　前記結合用電極は、
　法線方向が前記ループ状導体の巻軸方向と一致し、前記第３外部電極および第４外部電極側に前記ループ状導体が配置されるよう設けられ、面積が前記ループ状導体の平面面積より大きい、
　請求項７から９の何れか一つに記載の送電装置。
　送電側電極、および送電側電極に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
　前記送電側電極と容量結合する受電側電極、および、前記受電側電極の容量結合により前記送電装置から受電した電力を受ける受電回路を有する受電装置と、
　を備えたワイヤレス電力伝送システムにおいて、
　前記受電側電極はループ状導体であり、
　前記受電装置は、
　前記ループ状導体を介して外部と近距離通信を行う通信回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力受電の何れかの状態に切り替える切替手段と、
　を備える、ワイヤレス電力伝送システム。
　送電側電極、および送電側電極に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
　前記送電側電極と容量結合する受電側電極を有する受電装置と、
　を備えたワイヤレス電力伝送システムにおいて、
　前記送電側電極はループ状導体であり、
　前記送電装置は、
　前記ループ状導体を介して外部と近距離通信を行う通信回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力送電の何れかの状態に切り替える切替手段と、
　を備える、ワイヤレス電力伝送システム。
　送電側電極、および送電側電極に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
　前記送電側電極と容量結合する受電側電極、および、前記受電側電極の容量結合により前記送電装置から受電した電力を受ける受電回路を有する受電装置と、
　を備えたワイヤレス電力伝送システムにおいて、
　前記送電側電極および前記受電側電極はループ状導体であり、
　前記受電装置は、
　前記ループ状導体を介して前記送電装置と近距離通信を行う受電側通信回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力受電の何れかの動作に切り替える受電側切替手段と、
　を有し、
　前記送電装置は、
　前記ループ状導体を介して前記受電装置と近距離通信を行う送電側通信回路と、
　前記ループ状導体を介した近距離通信、または、前記ループ状導体を介した電力送電の何れかの動作に切り替える送電側切替手段と、
　を有している、ワイヤレス電力伝送システム。