磁场共振送电装置、 以及磁场共振受电装置 技术领域 本申请涉及被使用在基于磁场共振的无线送电上的磁场共振送电装置、 以及磁场 共振受电装置。
背景技术 存在进行基于磁场共振的无线送电的磁场共振无线送电系统。 磁场共振无线送电 系统具有包括共振线圈的送电装置、 以及包括共振线圈的受电装置， 送电装置所包括的共 振线圈和受电装置所包括的共振线圈具有相同的共振频率。
当向该送电装置的共振线圈供应电力而流过与共振线圈的共振频率相同频率的 交流电流时， 在送电装置的共振线圈和受电装置的共振线圈之间进行基于磁场共振的电力 传输， 在受电装置的共振线圈流过交流电流。 如此， 通过无线从送电装置向受电装置进行电 力的传输。
在无线送电系统中， 除了磁场共振无线送电系统之外， 例如还存在使用了电波的 无线送电系统、 使用了电磁感应的无线送电系统。 与这些其他的送电系统相比， 磁场共振无 线送电系统例如具有如下的优点。 磁场共振无线送电系统与使用了电波的无线送电系统相 比能够进行大功率的送电。另外， 磁场共振无线送电系统与使用了电磁感应的无线送电系 统相比能够延长送电距离， 并且， 能够减小送电装置以及受电装置的各共振线圈。
另一方面， 在无线送电系统中， 由于把握传输电力并根据传输电力来进行计费， 或 者通过对受电装置进行认证来防止向传输对象以外进行电力传输， 因此需要在送电装置与 受电装置之间进行无线通信。
因此， 在磁场共振无线送电系统中也考虑使其具有进行无线通信的功能。
另外， 例如存在通过非接触通信向外部发送体内埋入式微小刺激装置的内置型电 源的充电电平的技术 ( 例如， 参照专利文献 1)。 另外， 存在在非接触通信中使用磁场和共振 的技术 ( 例如， 参照专利文献 2 至 4)。
在先技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本专利文献特表 2005-531371 号公报 ；
专利文献 2 ： 日本专利文献特表 2008-535611 号公报 ；
专利文献 3 ： 日本专利文献特开平 6-54824 号公报 ；
专利文献 4 ： 日本专利文献特公平 8-29143 号公报。
发明内容 发明所要解决的问题
但是， 在磁场共振无线送电系统中， 当仅仅增加已有的非接触通信功能时， 需要对 送电装置及受电装置重新设置通信模块， 有可能导致送电装置及受电装置的成本增大。
鉴于上述方面， 目的在于提供一种降低了成本的具有通信功能的磁场共振送电装
置以及磁场共振受电装置。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的， 提供了以下的磁场共振送电装置。
该磁场共振送电装置具有 ： 共振线圈 ； 交流电源， 所述交流电源使共振线圈产生 交流电流 ； 以及频率可变部， 所述频率可变部基于通信数据来改变交流电源使共振线圈产 生的交流电流的频率。
发明效果
根据公开的磁场共振送电装置以及磁场共振受电装置， 能够降低具有通信功能的 磁场共振送电装置以及磁场共振受电装置的成本。
本发明的上述以及其他目的、 特征以及优点通过与表示作为本发明的例子而优选 的实施方式的附图相关的以下的说明而更加清楚。 附图说明 图 1 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图 ；
图 2 是表示第一实施方式涉及的共振线圈的一个例子的等价电路图 ；
图 3 是表示第一实施方式涉及的交流电源和频率可变部的具体例子的图 ；
图 4 是表示第一实施方式涉及的磁场共振受电装置的具体例子的图 ；
图 5 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个 例子的曲线图 ；
图 6 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 7 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 8 是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图 ；
图 9 的 (a) ～ (d) 是表示第二实施方式涉及的用于改变基于电磁感应的耦合的构 成的一个例子的图 ；
图 10 是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 11 是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 12 是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图 ；
图 13 是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 14 是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图 ；
图 15 是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 16 是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 17 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图 ；
图 18 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个 例子的曲线图 ；
图 19 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 20 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图 ；
图 21 是表示第六实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的通信步骤的一个例子 的顺序图。 具体实施方式
以下， 参照附图来说明实施方式。
[ 第一实施方式 ]
图 1 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统 10 具有 ： 传输电力的磁场共振送电装置 100、 以及接受从 磁场共振送电装置 100 传输的电力的磁场共振受电装置 200。 磁场共振送电装置 100 具有 ： 共振线圈 110、 通过电磁感应向共振线圈 110 供应电 力的线圈 120、 使线圈 120 产生交流电流的交流电源 130。
共振线圈 110 的材料例如使用了铜 (Cu)。共振线圈 110 使用了例如直径为 30cm 的螺旋型线圈。共振线圈 110 构成包括电感 L 和电容 C 的 LC 共振电路， 并具有与传输频率 相同频率的共振频率。这里， 传输频率是为了从磁场共振送电装置 100 向磁场共振受电装 置 200 传输电力而使用的传输波的频率。
共振线圈 110 的共振频率例如是 10MHz。另外， 在共振线圈 110 中， 电容 C 通过共 振线圈 11 的浮动电容而得到， 但是也可以通过在共振线圈 110 的线圈线间设置电容器来得 到。
并且， 共振线圈 110 一旦从线圈 120 通过电磁感应被供应电力而流过与共振频率 相同频率的交流电流， 则朝向磁场共振受电装置 200 进行基于磁场共振的无线送电。
交流电源 130 与线圈 120 连接， 使线圈 120 产生与传输频率相同频率、 例如 10MHz 的交流电流。
线圈 120 的材料例如使用了铜 (Cu)。线圈 120 一旦被从交流电源 130 供应交流电 流， 则通过电磁感应向共振线圈 110 供应电力， 使共振线圈 110 产生交流电流。
这里， 流过线圈 120 的交流电流的频率与在共振线圈 110 中产生的交流电流的频 率一致。即， 一旦向线圈 120 供应与传输频率相同频率、 例如 10MHz 的交流电流， 则共振线 圈 110 中流过与传输频率相同频率、 例如 10MHz 的交流电流。
这样， 不是通过布线等向共振线圈 110 供应电力， 而是通过电磁感应向共振线圈 110 供应电力。 由此， 能够避免对共振线圈 110 附加基于交流电源 130 或用于电力供应的布 线等的电阻， 因此能够得到具有与设为目标的频率相同的共振频率并且精度高的共振线圈 110。
另外， 当能够充分维持共振线圈 110 的共振频率的精度时， 也可以将交流电源 130 与共振线圈 110 连接， 从交流电源 130 向共振线圈 110 直接供应电力。
并且， 磁场共振送电装置 100 具有频率可变部 140， 所述频率可变部 140 改变交流 电源 130 使线圈 120 产生的交流电流的频率。
频率可变部 140 在磁场共振送电装置 100 与磁场共振受电装置 200 进行通信时， 基于通信数据调制交流电源 130 产生的交流电流的频率。一旦这样调制交流电源 130 产生 的交流电流的频率， 则与此相应地也调制共振线圈 110 传输的电力量。
即， 通信数据作为电力量的调制信号从共振线圈 110 被发送给磁场共振受电装置 200。另外， 频率可变部 140 在电力传输时将交流电源 130 产生的交流电流的频率维持为传 输频率。
接着， 对磁场共振受电装置 200 进行说明。
磁场共振受电装置 200 具有 ： 被从磁场共振送电装置 100 的共振线圈 110 传输电 力的共振线圈 210、 以及被供应传输给共振线圈 210 的电力的线圈 220。另外， 电力传输时 的共振线圈 110 与共振线圈 210 之间的距离例如假定数 10cm 至 2m 左右。
共振线圈 210 的材料例如使用了铜 (Cu)。共振线圈 210 例如使用了直径为 30cm 的螺旋型线圈。共振线圈 210 构成包括电感 L 和电容 C 的 LC 共振电路， 并具有与传输频率 相同频率的共振频率。即， 共振线圈 210 的共振频率与共振线圈 110 的共振频率一致。
共振线圈 210 的共振频率例如是 10MHz。另外， 在共振线圈 210 中， 电容 C 通过共 振线圈 210 的浮动电容而得到， 但是也可以通过在共振线圈 210 的线圈线间设置电容器而 得到。
并且， 一旦共振线圈 210 在电力传输时从磁场共振送电装置 100 的共振线圈 110 通过磁场共振被传输电力， 则流过与传输频率相同频率的交流电流。
另外， 共振线圈 210 在通信时从磁场共振送电装置 100 的共振线圈 110 被传输电 力量的调制信号， 并流过与该调制信号相应的大小的交流电流。即， 从共振线圈 110 向共振 线圈 210 传输电力量的调制信号。
线圈 220 的材料例如使用了铜 (Cu)。当在共振线圈 210 中流过交流电流时， 线圈 220 通过电磁感应从共振线圈 210 被供应电力， 而产生交流电流。
这样， 来自共振线圈 210 的电力的供应不是通过布线等而是通过电磁感应来进 行。由此， 能够避免对共振线圈 210 附加电阻， 因此能够得到具有与设为目标的频率相同的 共振频率并且精度高的共振线圈 210。
另外， 在通信时在线圈 220 流过与被共振线圈 110 传输的电力量的调制信号相应 的大小的交流电流。即， 从共振线圈 110 向线圈 220 传输电力量的调制信号。
并且， 磁场共振受电装置 200 具有 ： 接受被线圈 220 供应的电力的电力接受部 230、 以及检测被线圈 220 供应的电力的大小的检测部 240。
电力接受部 230 例如使用电力消耗部或者电池等电力蓄积部。另外， 当能够充分 维持共振线圈 210 的共振频率的精度时， 也可以将电力接受部 230 与共振线圈 210 连接， 电 力接受部 230 直接从共振线圈 210 接受电力。
检测部 240 在通信时检测被传输到线圈 220 的电力量的调制信号， 将检测出的调 制信号与参照电力量进行比较， 由此生成例如包括 1 比特数据或者 2 比特数据的解调数据。
这样， 在磁场共振无线送电系统 10 中， 共振线圈 110 和共振线圈 210 均具有与传 输频率相同的共振频率。由此， 当向共振线圈 110 供应电力而流过交流电流时， 在共振线圈110 与共振线圈 210 之间进行基于磁场共振的电力传输， 从而在共振线圈 210 中流过交流电 流。由此， 以无线方式从共振线圈 110 向共振线圈 210 进行电力的传输。
另外， 在磁场共振无线送电系统 10 中， 频率可变部 140 基于通信数据来调制线圈 120 中产生的交流电流的频率， 并从共振线圈 110 向共振线圈 210 传输电力量的调制信号。 被传输给共振线圈 210 的电力量的调制信号被检测部 240 解调而生成解调数据。由此， 从 磁场共振送电装置 100 向磁场共振受电装置 200 进行数据的无线通信。
图 2 是表示第一实施方式涉及的共振线圈的一个例子的等价电路图。
共振线圈 110、 210 如图 2 所示构成了包括电感 L 和电容 C 的 LC 共振电路。LC 共 振电路的共振频率 f 以下式表示。
f ＝ ω/2π ＝ 1/{2π(LC)1/2}… (1)
图 3 是表示第一实施方式涉及的交流电源和频率可变部的具体例子的图。
在该例子中， 交流电源 130 和频率可变部 140 由 PLL(Phase Locked Loop， 锁相环 ) 电路 160 构成。
PLL 电路 160 具有 ： 输出具有与输入电压相应的振荡频率的交流电流的电压控制 振荡器 (VCO ： voltage controlled oscillator)161、 对从电压控制振荡器 161 输出的交流 电流放大后输出给线圈 120 的放大器 162、 以及对从电压控制振荡器 161 输出的交流电流进 行分频的分频器 163。 并且， PLL 电路 160 还具有 ： 对分频器 163 的输出信号和基准信号的相位进行比较 并输出相位差信号的相位比较器 164、 将相位比较器 164 的输出信号直流化并输出给电压 控制振荡器 161 的滤波器 165、 以及基于通信数据来控制从滤波器 165 输入到电压控制振荡 器 161 的信号的电压的电压控制器 166。
在 PLL 电路 160 中， 电压控制器 166 基于通信数据来控制被输入到电压控制振荡 器 161 的信号的电压， 由此电压控制振荡器 161 输出的交流电流的振荡频率发生变化， 能够 调制从放大器 162 输出到线圈 120 的交流电流。
另外， 在 PLL 电路 160 中， 电压控制器 166 与频率可变部 140 对应， 电压控制振荡 器 161、 放大器 162、 分频器 163、 相位比较器 164、 以及滤波器 165 与交流电源 130 对应。
图 4 是表示第一实施方式涉及的磁场共振受电装置的具体例子的图。
磁场共振受电装置 200a 具有 ： 共振线圈 210、 线圈 220、 整流电路 250、 稳压器 260、 电池控制器 231、 电池 230a、 以及检测部 240。
整流电路 250 将在线圈 220 产生的交流电流变换成直流电流后输出给稳压器 260。 稳压器 260 使从整流电路 250 输入的直流电流恒定并输出给电池控制器 231。电池控制器 231 通过从稳压器 260 输出的恒定电流而在电池 230 中蓄积电力。检测部 240 对与整流电 路 250 的输出电流相应的电力量和基于稳压器 260 的恒定的输出电流而生成的参照电力量 进行比较。
图 5 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个 例子的曲线图。
曲线图的横轴表示交流电源 130 产生的交流电流的频率， 纵轴表示传输电力 (dB)。这里， 传输电力是从共振线圈 110 传输到共振线圈 210 的电力。
特性 1a 表示共振线圈 110 和共振线圈 210 的共振频率为 f0 时的传输电力特性。
传输电力在频率为 f0 时取峰值。另外， 在特性 1a 中， 峰值的附近发生变形， 但是这可以认 为是受到了共振频率以外的条件的影响。
并且， 传输电力特性具有在频率为 f0 时成为峰值的陡峭的特性。这样， 通过传输 电力特性表示出陡峭的特性， 能够增大表示电力传输的效率的 Q 值。
另外， 由于传输电力特性表示出陡峭的特性， 因此当频率偏离 f0 时， 传输电力大 大地衰减。例如， 当频率为 f0 时， 传输电力大约为 22dB， 当频率为 f1 时， 传输电力大约为 15dB， 当频率为 f2 时， 传输电力大约为 18dB， 当频率为 f3 时， 传输电力大约为 10dB。
根据这样的特性， 在通信时， 频率可变部 140 调制交流电源 130 产生的交流电流的 频率， 由此从共振线圈 110 传输的电力的大小大大地变化。由此， 能够从共振线圈 110 向共 振线圈 210 传输变化量大的电力量的调制信号。
图 6 和图 7 是表示第一实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个 例子的时序图。
在图 6 中， 示出了交流电源 130 产生的交流电流的频率、 检测部 240 检测的电力 量、 以及检测部 240 生成的解调数据的变化情况。
另外， 这里， 共振线圈 110 和共振线圈 210 的共振频率为 f0。另外， 假定频率 f0， f1 与图 5 的频率 f0， f1 对应。 在该例子中， 在通信时， 频率可变部 140 基于通信数据使交流电源 130 产生的交流 电流的频率变化为 f0、 f1。另外， 对检测部 240 提供参照电力量 Ref。
当频率为 f0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref， 检测部 240 生 成 “0” 作为解调数据。另外， 当频率为 f1 时， 检测部 240 检测出的电力量小于参照电力量 Ref， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。
这样， 频率可变部 140 基于通信数据使交流电源 130 产生的交流电流的频率变化 为 f0、 f1， 由此能够由检测部 240 生成 1 比特的解调数据。
在图 7 中， 示出了交流电源 130 产生的交流电流的频率、 检测部 240 检测出的电力 量、 以及检测部 240 生成的解调数据的变化情况。
另外， 这里， 共振线圈 110 以及共振线圈 210 的共振频率为 f0。 另外， 假定频率 f0、 f1、 f2、 f3 与图 5 的频率 f0、 f1、 f2、 f3 分别对应。
在该例子中， 在通信时， 频率可变部 140 基于通信数据使交流电源 130 产生的交流 电流的频率变化为 f0、 f1、 f2、 f3。另外， 对检测部 240 分别提供参照电力量 Ref1、 Ref2、 Ref3。
当频率为 f0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref1， 检测部 240 生 成 “0” 作为解调数据。当频率为 f1 时， 检测部 240 检测出的电力量位于参照电力量 Ref2 与 Ref3 之间， 检测部 240 生成 “2” 作为解调数据。
当频率为 f2 时， 检测部 240 检测出的电力量位于参照电力量 Ref1 与 Ref2 之间， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。当频率为 f3 时， 检测部 240 检测出的电力量小于参照 电力量 Ref3， 检测部 240 生成 “3” 作为解调数据。
这样， 频率可变部 140 基于通信数据使交流电源 130 产生的交流电流的频率变化 为 f0 ～ f3， 由此能够由检测部 240 生成 2 比特的解调数据。另外， 频率可变部 140 改变的 频率的值不限于上述的 f0 ～ f3 的 4 值， 也可以是其以上的值。
以上， 如上所述， 在磁场共振无线送电系统 10 中， 能够使用用于进行基于磁场共 振的电力传输的构成、 即共振线圈 110 和共振线圈 210 来进行数据通信， 而不用设置新的通 信模块等。因此， 能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置 100、 以及磁场共振受电装置 200 的成本。
另外， 第一实施方式是调制交流电源 130 产生的交流电流的频率的方式， 但是代 替之， 也可以调制交流电源 130 产生的交流电流的振幅。
接着， 将通信数据的调制方法与第一实施方式不同的实施方式作为第二实施方式 来进行说明。
[ 第二实施方式 ]
图 8 是示出第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统 10b 具有磁场共振送电装置 100b 和磁场共振受电装置 200b。磁场共振送电装置 100b 相对于第一实施方式的磁场共振送电装置 100 代替频率可 变部 140 而设置了耦合可变部 170。 磁场共振受电装置 200b 与第一实施方式的磁场共振受 电装置 200 相同。
耦合可变部 170 在磁场共振送电装置 100b 与磁场共振受电装置 200b 进行通信时 基于通信数据来改变共振线圈 110 与线圈 120 的基于电磁感应的耦合状态。 一旦共振线圈 110 与线圈 120 的基于电磁感应的耦合状态发生变化， 则从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量也发生变化。由此， 共振线圈 110 传输的电力量也发生变 化。
即， 耦合可变部 170 基于通信数据来改变共振线圈 110 与线圈 120 的基于电磁感 应的耦合状态， 由此能够调制共振线圈 110 传输的电力量。
由此， 与第一实施方式同样地， 能够从磁场共振送电装置 100b 向磁场共振受电装 置 200b 进行数据的无线通信。
图 9 是表示用于改变第二实施方式涉及的基于电磁感应的耦合的构成的一个例 子的图。
图 9 的 (A) 所示的例子具有可以改变共振线圈 110 与线圈 120 的距离的构成。在 该例子中， 对线圈 120 设置移动机构 121， 通过耦合可变部 170 移动该移动机构 121， 从而可 以改变共振线圈 110 与线圈 120 的距离。通过改变共振线圈 110 与线圈 120 的距离， 基于 电磁感应的耦合状态发生变化， 从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量发生变化。例 如， 当距离离开时， 从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量下降。
图 9 的 (B) 所示的例子具有被插入到共振线圈 110 与线圈 120 之间的可移动的磁 性体 122。在该例子中， 通过耦合可变部 170 使磁性体 122 移动来改变其配置位置。通过改 变磁性体 122 的配置位置， 基于电磁感应的耦合状态发生变化， 从线圈 120 被供应到共振线 圈 110 的电力量发生变化。
图 9 的 (C) 所示的例子具有可以改变共振线圈 110 和线圈 120 的朝向的构成。在 该例子中， 对线圈 120 设置旋转机构 123， 通过耦合可变部 170 使该旋转机构 123 旋转， 可 以改变线圈 120 相对于共振线圈 110 的角度。通过改变线圈 120 相对于共振线圈 110 的角 度， 基于电磁感应的耦合状态发生变化， 从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量发生变 化。
图 9 的 (D) 所示的例子具有被线圈 120 负载的可变电阻 124。在该例子中， 通过耦 合可变部 170 改变可变电阻 124 的电阻值， 基于电磁感应的耦合状态发生变化， 从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量发生变化。
另外， 除了上述以外， 也可以通过改变共振线圈 110 与线圈 120 的线圈线的卷绕数 之比或尺寸之比来改变基于电磁感应的耦合状态。
接着， 图 10 以及图 11 是表示第二实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据 传输的一个例子的时序图。
该时序图对应于通过耦合可变部 170 如图 9 的 (A) 所示改变共振线圈 110 与线圈 120 的距离来改变基于电磁感应的耦合的例子。
在图 10 中示出了共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d、 检测部 240 检测出的电 力量、 以及检测部 240 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时， 耦合可变部 170 基于通信数据将共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d 改变为 d0、 d1(d0 ＜ d1)。另外， 对检测部 240 提供参照电力量 Ref。
当距离 d 为 d0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref， 检测部 240 生 成 “0” 作为解调数据。另外， 当距离 d 为 d1 时， 检测部 240 检测出的电力量小于参照电力 量 Ref， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。
这样， 通过耦合可变部 170 基于通信数据将共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d 改变为 d0、 d1， 从而能够由检测部 240 生成 1 比特的解调数据。
在图 11 中示出了共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d、 检测部 240 检测出的电 力量、 以及检测部 240 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时， 耦合可变部 170 基于通信数据将共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d 改变为 d0、 d1、 d2、 d3(d0 ＜ d1 ＜ d2 ＜ d3)。另外， 对检测部 240 提供参照电 力量 Ref1、 Ref2、 Ref3。
当距离 d 为 d0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref1， 检测部 240 生成 “0” 作为解调数据。当距离 d 为 d2 时， 检测部 240 检测出的电力量位于参照电力量 Ref2 与 Ref3 之间， 检测部 240 生成 “2” 作为解调数据。
当距离 d 为 d1 时， 检测部 240 检测出的电力量位于参照电力量 Ref1 与 Ref2 之间， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。当距离 d 为 d3 时， 检测部 240 检测出的电力量小于参 照电力量 Ref3， 检测部 240 生成 “3” 作为解调数据。
这样， 通过耦合可变部 170 基于通信数据将共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d 改变为 d0 ～ d3， 从而能够由检测部 240 生成 2 比特的解调数据。另外， 耦合可变部 170 改 变的距离 d 的值不限于上述的 d0 ～ d3 的 4 值， 也可以是其以上的值。
以上， 如上所述， 在磁场共振无线送电系统 10b 中， 能够不用设置新的通信模块等 来进行数据通信， 因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置 100b、 以及磁场共振受 电装置 200b 的成本。
接着， 将第一实施方式的通信数据的调制方法和第二实施方式的通信数据的调制 方法组合成的实施方式作为第三实施方式进行说明。
[ 第三实施方式 ]
图 12 是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。磁场共振无线送电系统 10c 具有磁场共振送电装置 100c 和磁场共振受电装置 200c。磁场共振送电装置 100c 相对于第一实施方式的磁场共振送电装置 100 设置了耦合 可变部 170。磁场共振受电装置 200c 与第一实施方式的磁场共振受电装置 200 相同。
图 13 是表示第三实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传输的一个例子 的时序图。
在图 13 中， 示出了交流电源 130 产生的交流电流的频率、 共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d、 检测部 240 检测出的电力量、 以及检测部 240 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时， 在期间 T1 耦合可变部 170 基于通信数据将共振线圈 110 与线圈 120 之间的距离 d 改变为 d0、 d1(d0 ＜ d1)。另外， 期间 T1 中， 频率可变部 140 将交 流电源 130 产生的交流电流的频率维持为 f0。
并且， 在期间 T2 中， 频率可变部 140 基于通信数据将交流电源 130 产生的交流电 流的频率改变为 f0、 f1。另外， 期间 T 2 中， 耦合可变部 170 将共振线圈 110 与线圈 120 之 间的距离 d 维持为 d0。
在期间 T1 中， 当距离 d 为 d0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref， 检测部 240 生成 “0” 作为解调数据。另外， 当距离 d 为 d1 时， 检测部 240 检测出的电力量 小于参照电力量 Ref， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。 在期间 T2 中， 当频率为 f0 时， 检测部 240 检测出的电力量大于参照电力量 Ref， 检 测部 240 生成 “0” 作为解调数据。另外， 当频率为 f1 时， 检测部 240 检测出的电力量小于 参照电力量 Ref， 检测部 240 生成 “1” 作为解调数据。
这样， 通过将改变交流电源 130 产生的交流电流的频率的方法与改变共振线圈 110 与线圈 120 的基于电磁感应的耦合状态的方法组合起来， 也能够进行数据的通信。
第一～第三实施方式涉及从磁场共振送电装置向磁场共振受电装置的数据的发 送， 但是接下来将与从磁场共振受电装置向磁场共振送电装置的数据的发送有关的实施方 式作为第四实施方式进行说明。
[ 第四实施方式 ]
图 14 是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统 10d 具有磁场共振送电装置 100d 和磁场共振受电装置 200d。
磁场共振送电装置 100d 具有共振线圈 110、 线圈 120、 交流电源 130、 以及检测线圈 120 中产生的电力量的检测部 180。
磁场共振送电装置 200d 具有共振线圈 210、 线圈 220、 电力接受部 230、 以及耦合可 变部 280。
耦合可变部 280 在磁场共振送电装置 100d 与磁场共振受电装置 200d 进行通信 时， 基于通信数据来改变共振线圈 210 与线圈 220 的基于电磁感应的耦合状态。
作为改变共振线圈 210 与线圈 220 的基于电磁感应的耦合状态的方法， 例如可以 应用使用图 9 的 (a) ～ (d) 说明的方法。
一旦共振线圈 210 与线圈 220 的基于电磁感应的耦合状态发生变化， 则从共振线 圈 210 被供应到线圈 220 的电力量发生变化。由此， 从共振线圈 110 被传输到共振线圈 210 的电力量发生变化。
即， 耦合可变部 280 基于通信数据改变共振线圈 210 与线圈 220 的基于电磁感应 的耦合状态， 从而能够调制从共振线圈 110 被传输到共振线圈 210 的电力量。即， 通信数据 作为电力量的调制信号从共振线圈 210 被发送到共振线圈 110。
另外， 一旦从共振线圈 110 被传输到共振线圈 210 的电力量发生变化， 则从线圈 120 被供应到共振线圈 110 的电力量也发生变化， 由此在线圈 120 中产生的电力量也发生变 化。即， 被发送到共振线圈 110 的电力量的调制信号被传输到线圈 120。
检测部 180 在通信时检测被传输到线圈 120 的电力量的调制信号， 并将检测出的 调制信号与参照电力量进行比较， 由此例如生成包括 1 比特数据或 2 比特数据的解调数据。
这样， 在磁场共振无线送电系统 10d 中， 耦合可变部 280 基于通信数据改变共振线 圈 210 与线圈 220 的基于电磁感应的耦合状态， 从而从共振线圈 210 向共振线圈 110 传输 电力量的调制信号。被传输到共振线圈 110 的电力量的调制信号被检测部 180 解调并生成 解调数据。由此， 能够从磁场共振受电装置 200d 向磁场共振送电装置 100d 进行数据的无 线通信。
接着， 图 15 以及图 16 是表示第四实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据 传输的一个例子的时序图。 该时序图对应于通过耦合可变部 280 改变共振线圈 210 与线圈 220 的距离来改变 基于电磁感应的耦合的例子。
在图 15 中， 示出了共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d、 被供应到线圈 220 的电 力量 W2、 检测部 180 检测出的电力量 W1、 以及检测部 180 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时耦合可变部 280 基于通信数据将共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d 改变为 d0、 d1(d0 ＜ d1)。另外， 对检测部 180 提供参照电力量 Ref。
当距离 d 为 d0 时， 电力量 W1 小于参照电力量 Ref， 检测部 180 生成 “0” 作为解调 数据。另外， 当距离 d 为 d1 时， 电力量 W1 大于参照电力量 Ref， 检测部 180 生成 “1” 作为解 调数据。
这样， 耦合可变部 280 基于通信数据将共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d 改 变为 d0、 d1， 从而能够由检测部 180 生成 1 比特的解调数据。
在图 16 中， 示出了共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d、 被供应到线圈 220 的电 力量 W2、 检测部 180 检测出的电力量 W1、 以及检测部 180 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时耦合可变部 280 基于通信数据将共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d 改变为 d0、 d1、 d2、 d3(d0 ＜ d1 ＜ d2 ＜ d3)。另外， 对检测部 180 提供参照电 力量 Ref1、 Ref2、 Ref3。
当距离 d 为 d0 时， 电力量 W1 小于参照电力量 Ref3， 检测部 180 生成 “0” 作为解 调数据。当距离 d 为 d2 时， 电力量 W1 位于参照电力量 Ref1 与 Ref2 之间， 检测部 180 生成 “2” 作为解调数据。
当距离 d 为 d1 时， 电力量 W1 位于参照电力量 Ref2 与 Ref3 之间， 检测部 180 生成 “1” 作为解调数据。当距离 d 为 d3 时， 电力量 W1 大于参照电力量 Ref1， 检测部 180 生成 “3” 作为解调数据。
这样， 耦合可变部 280 基于通信数据将共振线圈 210 与线圈 220 之间的距离 d 改 变为 d0 ～ d3， 从而能够由检测部 180 生成 2 比特的解调数据。另外， 耦合可变部 280 改变
的距离 d 的值不限于上述的 d0 ～ d3 的 4 值， 也可以是其以上的值。
以上， 如上所述， 在磁场共振无线送电系统 10d 中， 能够不用设置新的通信模块等 来进行数据通信， 因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置 100d、 以及磁场共振受 电装置 200d 的成本。
接着， 将通信数据的调制方法与第四实施方式不同的实施方式作为第五实施方式 进行说明。
[ 第五实施方式 ]
图 17 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的一个例子的图。
磁场共振无线送电系统 10e 具有磁场共振送电装置 100e 和磁场共振受电装置 200e。磁场共振送电装置 100e 与第四实施方式的磁场共振送电装置 100d 相同。磁场共振 受电装置 200e 相对于第四实施方式的磁场共振受电装置 200d 代替耦合可变部 280 而设置 了共振频率可变部 270。
共振频率可变部 270 在磁场共振送电装置 100e 与磁场共振受电装置 200e 进行通 信时， 基于通信数据来改变共振线圈 210 的共振频率。共振线圈 210 的共振频率的变化例 如通过改变共振线圈 210 的电容 C 来进行。 一旦共振线圈 210 的共振频率发生变化， 则从共振线圈 110 被传输到共振线圈 210 的电力量也发生变化。
即， 共振频率可变部 270 基于通信数据改变共振线圈 210 的共振频率， 从而能够调 制从共振线圈 110 被传输到共振线圈 210 的电力量。
由此， 与第四实施方式同样地， 能够从磁场共振受电装置 200e 向磁场共振送电装 置 100e 进行数据的无线通信。
图 18 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的电力传输状态的一个 例子的曲线图。
曲线图的横轴表示交流电源 130 产生的交流电流的频率， 纵轴表示传输电力 (dB)。
特性 2a 表示共振线圈 210 的共振频率与设为目标的频率 f0 一致时的传输电力特 性。在特性 2a 中， 传输电力在频率为 f0 时取峰值。另外， 在特性 2a 中， 峰值的附近发生了 变形， 但是这可以认为是受到共振频率以外的条件的影响。
特性 2b 表示共振线圈 210 的共振频率偏离 f0 时的传输电力特性。特性 2b 为相 对于特性 2a 在横轴方向上发生了位移的状态， 频率为 f0 时的传输电力与特性 2a 时相比大 大减少。
这样， 通过改变共振线圈 210 的共振频率， 能够改变从共振线圈 110 被传输到共振 线圈 210 的电力量。
接着， 图 19 和图 20 是表示第五实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的数据传 输的一个例子的时序图。
该时序图对应于共振频率可变部 270 改变共振线圈 210 的电容 C 的例子。
在图 19 中， 示出了共振线圈 210 的电容 C、 被供应到线圈 220 的电力量 W2、 检测部 180 检测出的电力量 W1、 以及检测部 180 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时共振频率可变部 270 基于通信数据将共振线圈 210 的电容
C 改变为 c0、 c1(c0 ＜ c1)。另外， 对检测部 180 提供参照电力量 Ref。
当电容 C 为 c0 时， 电力量 W1 小于参照电力量 Ref， 检测部 180 生成 “0” 作为解调 数据。另外， 当电容 C 为 c1 时， 电力量 W1 大于参照电力量 Ref， 检测部 180 生成 “1” 作为解 调数据。
这样， 共振频率可变部 270 基于通信数据将共振线圈 210 的电容 C 改变为 c0、 c1， 从而能够由检测部 180 生成 1 比特的解调数据。
在图 20 中， 示出了共振线圈 210 的电容 C、 被供应到线圈 220 的电力量 W2、 检测部 180 检测出的电力量 W1、 以及检测部 180 生成的解调数据的变化情况。
在该例子中， 在通信时共振频率可变部 270 基于通信数据将共振线圈 210 的电容 C 改变为 c0、 c1、 c2、 c3(c0 ＜ c1 ＜ c2 ＜ c3)。另外， 对检测部 180 提供参照电力量 Ref1、 Ref2、 Ref3。
当电容 C 为 c0 时， 电力量 W1 小于参照电力量 Ref3， 检测部 180 生成 “0” 作为解 调数据。当电容 C 为 c2 时， 电力量 W1 位于参照电力量 Ref1 与 Ref2 之间， 检测部 180 生成 “2” 作为解调数据。
当电容 C 为 c1 时， 电力量 W1 位于参照电力量 Ref2 与 Ref3 之间， 检测部 180 生成 “1” 作为解调数据。当电容 C 为 c3 时， 电力量 W1 大于参照电力量 Ref1， 检测部 180 生成 “3” 作为解调数据。
这样， 共振频率可变部 270 基于通信数据将共振线圈 210 的电容 C 改变为 c0 ～ c3， 从而能够由检测部 180 生成 2 比特的解调数据。另外， 共振频率可变部 270 改变的电容 C 的值不限于上述的 c0 ～ c3 的 4 值， 也可以是其以上的值。
以上， 如上所述， 在磁场共振无线送电系统 10e 中， 能够不用设置新的通信模块等 来进行数据通信， 因此能够降低具有通信功能的磁场共振送电装置 100e、 以及磁场共振受 电装置 200e 的成本。
另外， 也可以将第五实施方式的从磁场共振受电装置 200e 向磁场共振送电装置 100e 的数据的发送方法应用到从磁场共振送电装置 100e 向磁场共振受电装置 200e 的数据 的发送方法。
即， 也可以通过改变共振线圈 110 的共振频率来调制从共振线圈 110 向共振线圈 210 传输的电力量， 并从磁场共振送电装置 100e 向磁场共振受电装置 200e 发送数据。
接着， 对于磁场共振无线送电系统中的、 磁场共振送电装置及磁场共振受电装置 的通信步骤作为第六实施方式进行说明。
[ 第六实施方式 ]
图 21 是表示第六实施方式涉及的磁场共振无线送电系统的通信步骤的一个例子 的顺序图。
在第六实施方式中， 假定对从磁场共振送电装置向磁场共振受电装置的数据的发 送使用第一～第三中任一实施方式的通信方法， 对从磁场共振受电装置向磁场共振送电装 置的数据的发送使用第四或第五实施方式的通信方法。
[ 步骤 S101] 磁场共振送电装置向磁场共振受电装置发送信号。
[ 步骤 S102] 磁场共振受电装置一旦接收到磁场共振送电装置发送的信号， 则起 动通信用电路。 这里， 所谓通信用电路， 例如当在磁场共振受电装置中使用了第四实施方式的磁场共振受电装置 10d 时， 通信用电路是耦合可变部 280， 当在磁场共振受电装置使用了 第五实施方式的磁场共振受电装置 10e 时， 通信用电路是共振频率可变部 270。
[ 步骤 S103] 磁场共振受电装置向磁场共振送电装置发送通信开始信号。
[ 步骤 S104] 磁场共振送电装置一旦接收到从磁场共振受电装置发送的通信开始 信号， 则向磁场共振受电装置发送通信开始信号。
[ 步骤 S105] 磁场共振送电装置开始进行与磁场共振受电装置之间的通信。
[ 步骤 S106] 磁场共振受电装置开始进行与磁场共振送电装置之间的通信。
[ 步骤 S107] 磁场共振送电装置和磁场共振受电装置实施认证确认、 和电力量的 传输效率的确认等。 另外， 通过确认电力量的传输效率， 例如能够确认电力传输的路径有无 异物。
[ 步骤 S108] 磁场共振送电装置开始向磁场共振受电装置进行电力传输。
另外， 也可以在步骤 S101 之前实施步骤 S108。 另外， 也可以与从步骤 S101 到步骤 S107 的一连串的处理并列地实施步骤 S108。
上述仅仅示出了本发明的原理。 并且， 对本领域技术人员来说能够进行多种变形、 改变， 本发明不限于上述示出、 说明的准确的构成及应用例， 对应的所有的变形例以及等价 物被视为在基于附加的权利要求及其等价物的本发明的范围。
符号说明
10 磁场共振无线送电系统
100 磁场共振送电装置
110、 210 共振线圈
120、 220 线圈
130 交流电源
140 频率可变部
200 磁场共振受电装置
230 电力接受部
240 检测部