專利名稱：磁場共振送電裝置、以及磁場共振受電裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及被使用在基于磁場共振的無線送電上的磁場共振送電裝置、以及磁場共振受電裝置。
背景技術：
存在進行基于磁場共振的無線送電的磁場共振無線送電系統(tǒng)。磁場共振無線送電系統(tǒng)具有包括共振線圈的送電裝置、以及包括共振線圈的受電裝置，送電裝置所包括的共振線圈和受電裝置所包括的共振線圈具有相同的共振頻率。當向該送電裝置的共振線圈供應電力而流過與共振線圈的共振頻率相同頻率的交流電流時，在送電裝置的共振線圈和受電裝置的共振線圈之間進行基于磁場共振的電力傳輸，在受電裝置的共振線圈流過交流電流。如此，通過無線從送電裝置向受電裝置進行電力的傳輸。在無線送電系統(tǒng)中，除了磁場共振無線送電系統(tǒng)之外，例如還存在使用了電波的無線送電系統(tǒng)、使用了電磁感應的無線送電系統(tǒng)。與這些其他的送電系統(tǒng)相比，磁場共振無線送電系統(tǒng)例如具有如下的優(yōu)點。磁場共振無線送電系統(tǒng)與使用了電波的無線送電系統(tǒng)相比能夠進行大功率的送電。另外，磁場共振無線送電系統(tǒng)與使用了電磁感應的無線送電系統(tǒng)相比能夠延長送電距離，并且，能夠減小送電裝置以及受電裝置的各共振線圈。另一方面，在無線送電系統(tǒng)中，由于把握傳輸電力并根據(jù)傳輸電力來進行計費，或者通過對受電裝置進行認證來防止向傳輸對象以外進行電力傳輸，因此需要在送電裝置與受電裝置之間進行無線通信。因此，在磁場共振無線送電系統(tǒng)中也考慮使其具有進行無線通信的功能。另外，例如存在通過非接觸通信向外部發(fā)送體內埋入式微小刺激裝置的內置型電源的充電電平的技術(例如，參照專利文獻I)。另外，存在在非接觸通信中使用磁場和共振的技術(例如，參照專利文獻2至4)。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特表2005-531371號公報；專利文獻2 :日本專利文獻特表2008-535611號公報；專利文獻3 :日本專利文獻特開平6-54824號公報；專利文獻4 :日本專利文獻特公平8-29143號公報。

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的問題但是，在磁場共振無線送電系統(tǒng)中，當僅僅增加已有的非接觸通信功能時，需要對送電裝置及受電裝置重新設置通信模塊，有可能導致送電裝置及受電裝置的成本增大。鑒于上述方面，目的在于提供一種降低了成本的具有通信功能的磁場共振送電裝置以及磁場共振受電裝置。用于解決問題的手段為了達到上述目的，提供了以下的磁場共振送電裝置。該磁場共振送電裝置具有共振線圈；交流電源，所述交流電源使共振線圈產(chǎn)生交流電流；以及頻率可變部，所述頻率可變部基于通信數(shù)據(jù)來改變交流電源使共振線圈產(chǎn)生的交流電流的頻率。發(fā)明效果根據(jù)公開的磁場共振送電裝置以及磁場共振受電裝置，能夠降低具有通信功能的磁場共振送電裝置以及磁場共振受電裝置的成本。本發(fā)明的上述以及其他目的、特征以及優(yōu)點通過與表示作為本發(fā)明的例子而優(yōu)選的實施方式的附圖相關的以下的說明而更加清楚。


圖I是表示第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖；圖2是表示第一實施方式涉及的共振線圈的一個例子的等價電路圖；圖3是表示第一實施方式涉及的交流電源和頻率可變部的具體例子的圖；圖4是表示第一實施方式涉及的磁場共振受電裝置的具體例子的圖；圖5是表不第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的電力傳輸狀態(tài)的一個例子的曲線圖；圖6是表不第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖7是表不第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖8是表示第二實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖；圖9的(a) (d)是表示第二實施方式涉及的用于改變基于電磁感應的耦合的構成的一個例子的圖；圖10是表示第二實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖11是表示第二實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖12是表示第三實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖；圖13是表示第三實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖14是表示第四實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖；圖15是表示第四實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖16是表示第四實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖17是表示第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖18是表不第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的電力傳輸狀態(tài)的一個例子的曲線圖；圖19是表示第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖20是表示第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖；圖21是表示第六實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的通信步驟的一個例子的順序圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來說明實施方式。 [第一實施方式]圖I是表示第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖。磁場共振無線送電系統(tǒng)10具有傳輸電力的磁場共振送電裝置100、以及接受從磁場共振送電裝置100傳輸?shù)碾娏Φ拇艌龉舱袷茈娧b置200。磁場共振送電裝置100具有共振線圈110、通過電磁感應向共振線圈110供應電力的線圈120、使線圈120產(chǎn)生交流電流的交流電源130。共振線圈110的材料例如使用了銅(Cu)。共振線圈110使用了例如直徑為30cm的螺旋型線圈。共振線圈110構成包括電感L和電容C的LC共振電路，并具有與傳輸頻率相同頻率的共振頻率。這里，傳輸頻率是為了從磁場共振送電裝置100向磁場共振受電裝置200傳輸電力而使用的傳輸波的頻率。共振線圈110的共振頻率例如是IOMHz。另外，在共振線圈110中，電容C通過共振線圈11的浮動電容而得到，但是也可以通過在共振線圈110的線圈線間設置電容器來得到。并且，共振線圈110 —旦從線圈120通過電磁感應被供應電力而流過與共振頻率相同頻率的交流電流，則朝向磁場共振受電裝置200進行基于磁場共振的無線送電。交流電源130與線圈120連接，使線圈120產(chǎn)生與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流。線圈120的材料例如使用了銅(Cu)。線圈120 —旦被從交流電源130供應交流電流，貝1J通過電磁感應向共振線圈Iio供應電力，使共振線圈110產(chǎn)生交流電流。這里，流過線圈120的交流電流的頻率與在共振線圈110中產(chǎn)生的交流電流的頻率一致。即，一旦向線圈120供應與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流，則共振線圈110中流過與傳輸頻率相同頻率、例如IOMHz的交流電流。這樣，不是通過布線等向共振線圈110供應電力，而是通過電磁感應向共振線圈110供應電力。由此，能夠避免對共振線圈110附加基于交流電源130或用于電力供應的布線等的電阻，因此能夠得到具有與設為目標的頻率相同的共振頻率并且精度高的共振線圈110。另外，當能夠充分維持共振線圈110的共振頻率的精度時，也可以將交流電源130與共振線圈110連接，從交流電源130向共振線圈110直接供應電力。
并且，磁場共振送電裝置100具有頻率可變部140，所述頻率可變部140改變交流電源130使線圈120產(chǎn)生的交流電流的頻率。頻率可變部140在磁場共振送電裝置100與磁場共振受電裝置200進行通信時，基于通信數(shù)據(jù)調制交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率。一旦這樣調制交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率，則與此相應地也調制共振線圈110傳輸?shù)碾娏α俊卩，通信數(shù)據(jù)作為電力量的調制信號從共振線圈110被發(fā)送給磁場共振受電裝置200。另外，頻率可變部140在電力傳輸時將交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率維持為傳輸頻率。接著，對磁場共振受電裝置200進行說明。磁場共振受電裝置200具有被從磁場共振送電裝置100的共振線圈110傳輸電力的共振線圈210、以及被供應傳輸給共振線圈210的電力的線圈220。另外，電力傳輸時的共振線圈110與共振線圈210之間的距離例如假定數(shù)IOcm至2m左右。
共振線圈210的材料例如使用了銅(Cu)。共振線圈210例如使用了直徑為30cm的螺旋型線圈。共振線圈210構成包括電感L和電容C的LC共振電路，并具有與傳輸頻率相同頻率的共振頻率。即，共振線圈210的共振頻率與共振線圈110的共振頻率一致。共振線圈210的共振頻率例如是10MHz。另外，在共振線圈210中，電容C通過共振線圈210的浮動電容而得到，但是也可以通過在共振線圈210的線圈線間設置電容器而得到。并且，一旦共振線圈210在電力傳輸時從磁場共振送電裝置100的共振線圈110通過磁場共振被傳輸電力，則流過與傳輸頻率相同頻率的交流電流。另外，共振線圈210在通信時從磁場共振送電裝置100的共振線圈110被傳輸電力量的調制信號，并流過與該調制信號相應的大小的交流電流。即，從共振線圈110向共振線圈210傳輸電力量的調制信號。線圈220的材料例如使用了銅(Cu)。當在共振線圈210中流過交流電流時，線圈220通過電磁感應從共振線圈210被供應電力，而產(chǎn)生交流電流。這樣，來自共振線圈210的電力的供應不是通過布線等而是通過電磁感應來進行。由此，能夠避免對共振線圈210附加電阻，因此能夠得到具有與設為目標的頻率相同的共振頻率并且精度高的共振線圈210。另外，在通信時在線圈220流過與被共振線圈110傳輸?shù)碾娏α康恼{制信號相應的大小的交流電流。即，從共振線圈110向線圈220傳輸電力量的調制信號。并且，磁場共振受電裝置200具有接受被線圈220供應的電力的電力接受部230、以及檢測被線圈220供應的電力的大小的檢測部240。電力接受部230例如使用電力消耗部或者電池等電力蓄積部。另外，當能夠充分維持共振線圈210的共振頻率的精度時，也可以將電力接受部230與共振線圈210連接，電力接受部230直接從共振線圈210接受電力。檢測部240在通信時檢測被傳輸?shù)骄€圈220的電力量的調制信號，將檢測出的調制信號與參照電力量進行比較，由此生成例如包括I比特數(shù)據(jù)或者2比特數(shù)據(jù)的解調數(shù)據(jù)。這樣，在磁場共振無線送電系統(tǒng)10中，共振線圈110和共振線圈210均具有與傳輸頻率相同的共振頻率。由此,當向共振線圈110供應電力而流過交流電流時，在共振線圈110與共振線圈210之間進行基于磁場共振的電力傳輸，從而在共振線圈210中流過交流電流。由此，以無線方式從共振線圈110向共振線圈210進行電力的傳輸。另外，在磁場共振無線送電系統(tǒng)10中，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)來調制線圈120中產(chǎn)生的交流電流的頻率，并從共振線圈110向共振線圈210傳輸電力量的調制信號。被傳輸給共振線圈210的電力量的調制信號被檢測部240解調而生成解調數(shù)據(jù)。由此，從磁場共振送電裝置100向磁場共振受電裝置200進行數(shù)據(jù)的無線通信。圖2是表示第一實施方式涉及的共振線圈的一個例子的等價電路圖。共振線圈110、210如圖2所示構成了包括電感L和電容C的LC共振電路。LC共振電路的共振頻率f以下式表示。 f = Co/2 JI = I/{2 JI (LC)1/2}... (I)圖3是表示第一實施方式涉及的交流電源和頻率可變部的具體例子的圖。在該例子中，交流電源130和頻率可變部140由PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán))電路160構成。PLL電路160具有輸出具有與輸入電壓相應的振蕩頻率的交流電流的電壓控制振蕩器(VCO :voltage controlled oscillator) 161、對從電壓控制振蕩器161輸出的交流電流放大后輸出給線圈120的放大器162、以及對從電壓控制振蕩器161輸出的交流電流進行分頻的分頻器163。并且，PLL電路160還具有對分頻器163的輸出信號和基準信號的相位進行比較并輸出相位差信號的相位比較器164、將相位比較器164的輸出信號直流化并輸出給電壓控制振蕩器161的濾波器165、以及基于通信數(shù)據(jù)來控制從濾波器165輸入到電壓控制振蕩器161的信號的電壓的電壓控制器166。在PLL電路160中，電壓控制器166基于通信數(shù)據(jù)來控制被輸入到電壓控制振蕩器161的信號的電壓，由此電壓控制振蕩器161輸出的交流電流的振蕩頻率發(fā)生變化，能夠調制從放大器162輸出到線圈120的交流電流。另外，在PLL電路160中，電壓控制器166與頻率可變部140對應，電壓控制振蕩器161、放大器162、分頻器163、相位比較器164、以及濾波器165與交流電源130對應。圖4是表示第一實施方式涉及的磁場共振受電裝置的具體例子的圖。磁場共振受電裝置200a具有共振線圈210、線圈220、整流電路250、穩(wěn)壓器260、電池控制器231、電池230a、以及檢測部240。整流電路250將在線圈220產(chǎn)生的交流電流變換成直流電流后輸出給穩(wěn)壓器260。穩(wěn)壓器260使從整流電路250輸入的直流電流恒定并輸出給電池控制器231。電池控制器231通過從穩(wěn)壓器260輸出的恒定電流而在電池230中蓄積電力。檢測部240對與整流電路250的輸出電流相應的電力量和基于穩(wěn)壓器260的恒定的輸出電流而生成的參照電力量進行比較。圖5是表不第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的電力傳輸狀態(tài)的一個例子的曲線圖。曲線圖的橫軸表示交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率，縱軸表示傳輸電力(dB)。這里，傳輸電力是從共振線圈110傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力。特性Ia表示共振線圈110和共振線圈210的共振頻率為f0時的傳輸電力特性。傳輸電力在頻率為fO時取峰值。另外，在特性Ia中，峰值的附近發(fā)生變形，但是這可以認為是受到了共振頻率以外的條件的影響。并且，傳輸電力特性具有在頻率為fO時成為峰值的陡峭的特性。這樣，通過傳輸電力特性表示出陡峭的特性，能夠增大表示電力傳輸?shù)男实腝值。另外，由于傳輸電力特性表示出陡峭的特性，因此當頻率偏離fO時，傳輸電力大大地衰減。例如，當頻率為fO時，傳輸電力大約為22dB，當頻率為fl時，傳輸電力大約為15dB，當頻率為f2時，傳輸電力大約為18dB，當頻率為f3時，傳輸電力大約為10dB。根據(jù)這樣的特性，在通信時，頻率可變部140調制交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率，由此從共振線圈110傳輸?shù)碾娏Φ拇笮〈蟠蟮刈兓?。由此，能夠從共振線圈110向共振線圈210傳輸變化量大的電力量的調制信號。 圖6和圖7是表示第一實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖。在圖6中，示出了交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率、檢測部240檢測的電力量、以及檢測部240生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。另外，這里，共振線圈110和共振線圈210的共振頻率為fO。另外，假定頻率f0，fl與圖5的頻率f0，fl對應。在該例子中，在通信時，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)使交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率變化為fO、fl。另外，對檢測部240提供參照電力量Ref。當頻率為fO時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Ref，檢測部240生成“0”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當頻率為fl時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref,檢測部240生成“ I ”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)使交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率變化為fO、fl,由此能夠由檢測部240生成I比特的解調數(shù)據(jù)。在圖7中，示出了交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率、檢測部240檢測出的電力量、以及檢測部240生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。另外，這里，共振線圈110以及共振線圈210的共振頻率為fO。另外，假定頻率fO、H、f2、f3與圖5的頻率fO、fl、f2、f3分別對應。在該例子中，在通信時，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)使交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率變化為fO、fl、f2、f3。另外，對檢測部240分別提供參照電力量Refl、Ref2,Ref 3 o當頻率為fO時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Refl，檢測部240生成“0”作為解調數(shù)據(jù)。當頻率為fl時，檢測部240檢測出的電力量位于參照電力量Ref2與Ref3之間，檢測部240生成“2”作為解調數(shù)據(jù)。當頻率為f2時，檢測部240檢測出的電力量位于參照電力量Refl與Ref2之間，檢測部240生成“I”作為解調數(shù)據(jù)。當頻率為f3時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref3，檢測部240生成“3”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)使交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率變化為fO f3，由此能夠由檢測部240生成2比特的解調數(shù)據(jù)。另外,頻率可變部140改變的頻率的值不限于上述的fO f3的4值，也可以是其以上的值。
以上，如上所述，在磁場共振無線送電系統(tǒng)10中，能夠使用用于進行基于磁場共振的電力傳輸?shù)臉嫵?、即共振線圈110和共振線圈210來進行數(shù)據(jù)通信，而不用設置新的通信模塊等。因此，能夠降低具有通信功能的磁場共振送電裝置100、以及磁場共振受電裝置200的成本。另外，第一實施方式是調制交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率的方式，但是代替之，也可以調制交流電源130產(chǎn)生的交流電流的振幅。接著，將通信數(shù)據(jù)的調制方法與第一實施方式不同的實施方式作為第二實施方式來進行說明。[第二實施方式]圖8是示出第二實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖。磁場共振無線送電系統(tǒng)IOb具有磁場共振送電裝置IOOb和磁場共振受電裝置 200b。磁場共振送電裝置IOOb相對于第一實施方式的磁場共振送電裝置100代替頻率可變部140而設置了耦合可變部170。磁場共振受電裝置200b與第一實施方式的磁場共振受電裝置200相同。耦合可變部170在磁場共振送電裝置IOOb與磁場共振受電裝置200b進行通信時基于通信數(shù)據(jù)來改變共振線圈110與線圈120的基于電磁感應的耦合狀態(tài)。一旦共振線圈110與線圈120的基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，則從線圈120被供應到共振線圈110的電力量也發(fā)生變化。由此，共振線圈110傳輸?shù)碾娏α恳舶l(fā)生變化。S卩，耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)來改變共振線圈110與線圈120的基于電磁感應的耦合狀態(tài)，由此能夠調制共振線圈110傳輸?shù)碾娏α?。由此，與第一實施方式同樣地，能夠從磁場共振送電裝置IOOb向磁場共振受電裝置200b進行數(shù)據(jù)的無線通信。圖9是表示用于改變第二實施方式涉及的基于電磁感應的耦合的構成的一個例子的圖。圖9的(A)所示的例子具有可以改變共振線圈110與線圈120的距離的構成。在該例子中，對線圈120設置移動機構121，通過耦合可變部170移動該移動機構121，從而可以改變共振線圈110與線圈120的距離。通過改變共振線圈110與線圈120的距離，基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，從線圈120被供應到共振線圈110的電力量發(fā)生變化。例如，當距離離開時，從線圈120被供應到共振線圈110的電力量下降。圖9的⑶所示的例子具有被插入到共振線圈110與線圈120之間的可移動的磁性體122。在該例子中，通過耦合可變部170使磁性體122移動來改變其配置位置。通過改變磁性體122的配置位置，基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，從線圈120被供應到共振線圈110的電力量發(fā)生變化。圖9的(C)所示的例子具有可以改變共振線圈110和線圈120的朝向的構成。在該例子中，對線圈120設置旋轉機構123，通過耦合可變部170使該旋轉機構123旋轉，可以改變線圈120相對于共振線圈110的角度。通過改變線圈120相對于共振線圈110的角度，基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，從線圈120被供應到共振線圈110的電力量發(fā)生變化。
圖9的⑶所示的例子具有被線圈120負載的可變電阻124。在該例子中，通過耦合可變部170改變可變電阻124的電阻值，基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，從線圈120被供應到共振線圈110的電力量發(fā)生變化。
另外，除了上述以外，也可以通過改變共振線圈110與線圈120的線圈線的卷繞數(shù)之比或尺寸之比來改變基于電磁感應的耦合狀態(tài)。接著，圖10以及圖11是表示第二實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖。該時序圖對應于通過耦合可變部170如圖9的(A)所示改變共振線圈110與線圈120的距離來改變基于電磁感應的耦合的例子。在圖10中示出了共振線圈110與線圈120之間的距離d、檢測部240檢測出的電力量、以及檢測部240生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時，耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈110與線圈120之間的距離d改變?yōu)閐0、dl (d0 < dl)。另外，對檢測部240提供參照電力量Ref。當距離d為d0時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Ref，檢測部240生成“0”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當距離d為dl時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref，檢測部240生成“ I ”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，通過耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈110與線圈120之間的距離d改變?yōu)閐0、dl，從而能夠由檢測部240生成I比特的解調數(shù)據(jù)。在圖11中示出了共振線圈110與線圈120之間的距離d、檢測部240檢測出的電力量、以及檢測部240生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時，耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈110與線圈120之間的距離d改變?yōu)閐0、dl、d2、d3(d0 < dl < d2 < d3)。另外，對檢測部240提供參照電力量 Refl、Ref2、Ref3 當距離d為d0時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Refl，檢測部240生成“0”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為d2時，檢測部240檢測出的電力量位于參照電力量Ref2與Ref3之間，檢測部240生成“2”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為dl時，檢測部240檢測出的電力量位于參照電力量Ref I與Ref2之間，檢測部240生成“I”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為d3時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref3，檢測部240生成“3”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，通過耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈110與線圈120之間的距離d改變?yōu)閐0 d3，從而能夠由檢測部240生成2比特的解調數(shù)據(jù)。另外,耦合可變部170改變的距離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，在磁場共振無線送電系統(tǒng)IOb中，能夠不用設置新的通信模塊等來進行數(shù)據(jù)通信，因此能夠降低具有通信功能的磁場共振送電裝置100b、以及磁場共振受電裝置200b的成本。接著，將第一實施方式的通信數(shù)據(jù)的調制方法和第二實施方式的通信數(shù)據(jù)的調制方法組合成的實施方式作為第三實施方式進行說明。[第三實施方式]圖12是表示第三實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖。
磁場共振無線送電系統(tǒng)IOc具有磁場共振送電裝置IOOc和磁場共振受電裝置200c。磁場共振送電裝置IOOc相對于第一實施方式的磁場共振送電裝置100設置了I禹合可變部170。磁場共振受電裝置200c與第一實施方式的磁場共振受電裝置200相同。圖13是表示第三實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€例子的時序圖。在圖13中，示出了交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率、共振線圈110與線圈120之間的距離d、檢測部240檢測出的電力量、以及檢測部240生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時，在期間Tl耦合可變部170基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈110與線圈120之間的距離d改變?yōu)閐0、dl(d0 < dl)。另外，期間Tl中，頻率可變部140將交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率維持為fO。
并且，在期間T2中，頻率可變部140基于通信數(shù)據(jù)將交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率改變?yōu)閒0、fl。另外，期間T 2中，耦合可變部170將共振線圈110與線圈120之間的距離d維持為d0。在期間Tl中，當距離d為d0時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Ref，檢測部240生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當距離d為dl時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref，檢測部240生成“I”作為解調數(shù)據(jù)。 在期間T2中，當頻率為fO時，檢測部240檢測出的電力量大于參照電力量Ref，檢測部240生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當頻率為fl時，檢測部240檢測出的電力量小于參照電力量Ref，檢測部240生成“ I”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，通過將改變交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率的方法與改變共振線圈110與線圈120的基于電磁感應的耦合狀態(tài)的方法組合起來，也能夠進行數(shù)據(jù)的通信。第一 第三實施方式涉及從磁場共振送電裝置向磁場共振受電裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送，但是接下來將與從磁場共振受電裝置向磁場共振送電裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送有關的實施方式作為第四實施方式進行說明。[第四實施方式]圖14是表示第四實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖。磁場共振無線送電系統(tǒng)IOd具有磁場共振送電裝置IOOd和磁場共振受電裝置200d。磁場共振送電裝置IOOd具有共振線圈110、線圈120、交流電源130、以及檢測線圈120中產(chǎn)生的電力量的檢測部180。磁場共振送電裝置200d具有共振線圈210、線圈220、電カ接受部230、以及耦合可變部280。耦合可變部280在磁場共振送電裝置IOOd與磁場共振受電裝置200d進行通信時，基于通信數(shù)據(jù)來改變共振線圈210與線圈220的基于電磁感應的耦合狀態(tài)。作為改變共振線圈210與線圈220的基于電磁感應的耦合狀態(tài)的方法，例如可以應用使用圖9的(a) (d)說明的方法。一旦共振線圈210與線圈220的基于電磁感應的耦合狀態(tài)發(fā)生變化，則從共振線圈210被供應到線圈220的電力量發(fā)生變化。由此，從共振線圈110被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量發(fā)生變化。
S卩，耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)改變共振線圈210與線圈220的基于電磁感應的耦合狀態(tài)，從而能夠調制從共振線圈110被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量。即，通信數(shù)據(jù)作為電力量的調制信號從共振線圈210被發(fā)送到共振線圈110。另外，一旦從共振線圈110被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量發(fā)生變化，則從線圈120被供應到共振線圈110的電力量也發(fā)生變化，由此在線圈120中產(chǎn)生的電力量也發(fā)生變化。即，被發(fā)送到共振線圈110的電力量的調制信號被傳輸?shù)骄€圈120。檢測部180在通信時檢測被傳輸?shù)骄€圈120的電力量的調制信號，并將檢測出的調制信號與參照電力量進行比較，由此例如生成包括I比特數(shù)據(jù)或2比特數(shù)據(jù)的解調數(shù)據(jù)。這樣，在磁場共振無線送電系統(tǒng)IOd中，耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)改變共振線圈210與線圈220的基于電磁感應的耦合狀態(tài)，從而從共振線圈210向共振線圈110傳輸電カ量的調制信號。被傳輸?shù)焦舱窬€圈110的電力量的調制信號被檢測部180解調并生成解調數(shù)據(jù)。由此，能夠從磁場共振受電裝置200d向磁場共振送電裝置IOOd進行數(shù)據(jù)的無 線通信。接著，圖15以及圖16是表示第四實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)末`個例子的時序圖。該時序圖對應于通過耦合可變部280改變共振線圈210與線圈220的距離來改變基于電磁感應的耦合的例子。在圖15中，示出了共振線圈210與線圈220之間的距離d、被供應到線圈220的電力量W2、檢測部180檢測出的電力量W1、以及檢測部180生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210與線圈220之間的距離d改變?yōu)閐0、dl (d0 < dl)。另外，對檢測部180提供參照電力量Ref0當距離d為d0吋，電力量Wl小于參照電力量Ref，檢測部180生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當距離d為dl吋，電力量Wl大于參照電力量Ref，檢測部180生成“ I”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210與線圈220之間的距離d改變?yōu)閐0、dl，從而能夠由檢測部180生成I比特的解調數(shù)據(jù)。在圖16中，示出了共振線圈210與線圈220之間的距離d、被供應到線圈220的電力量W2、檢測部180檢測出的電力量W1、以及檢測部180生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210與線圈220之間的距離d改變?yōu)閐0、dl、d2、d3(d0 < dl < d2 < d3)。另外，對檢測部180提供參照電力量 Refl> Ref2、Ref3 當距離d為d0吋，電力量Wl小于參照電力量Ref3，檢測部180生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為d2吋，電力量Wl位于參照電力量Refl與Ref2之間，檢測部180生成“2”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為dl時，電力量Wl位于參照電力量Ref2與Ref3之間，檢測部180生成“I”作為解調數(shù)據(jù)。當距離d為d3吋，電力量Wl大于參照電力量Ref 1，檢測部180生成“3”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，耦合可變部280基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210與線圈220之間的距離d改變?yōu)閐0 d3，從而能夠由檢測部180生成2比特的解調數(shù)據(jù)。另外,耦合可變部280改變的距離d的值不限于上述的dO d3的4值，也可以是其以上的值。以上，如上所述，在磁場共振無線送電系統(tǒng)IOd中，能夠不用設置新的通信模塊等來進行數(shù)據(jù)通信，因此能夠降低具有通信功能的磁場共振送電裝置IOOcU以及磁場共振受電裝置200d的成本。接著，將通信數(shù)據(jù)的調制方法與第四實施方式不同的實施方式作為第五實施方式進行說明。[第五實施方式] 圖17是表示第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的一個例子的圖。磁場共振無線送電系統(tǒng)IOe具有磁場共振送電裝置IOOe和磁場共振受電裝置200e。磁場共振送電裝置IOOe與第四實施方式的磁場共振送電裝置IOOd相同。磁場共振受電裝置200e相對于第四實施方式的磁場共振受電裝置200d代替耦合可變部280而設置了共振頻率可變部270。共振頻率可變部270在磁場共振送電裝置IOOe與磁場共振受電裝置200e進行通信時，基于通信數(shù)據(jù)來改變共振線圈210的共振頻率。共振線圈210的共振頻率的變化例如通過改變共振線圈210的電容C來進行。—旦共振線圈210的共振頻率發(fā)生變化，則從共振線圈110被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量也發(fā)生變化。即，共振頻率可變部270基于通信數(shù)據(jù)改變共振線圈210的共振頻率，從而能夠調制從共振線圈Iio被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量。由此，與第四實施方式同樣地，能夠從磁場共振受電裝置200e向磁場共振送電裝置IOOe進行數(shù)據(jù)的無線通信。圖18是表不第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的電カ傳輸狀態(tài)的ー個例子的曲線圖。曲線圖的橫軸表示交流電源130產(chǎn)生的交流電流的頻率，縱軸表示傳輸電力(dB)。特性2a表示共振線圈210的共振頻率與設為目標的頻率fO —致時的傳輸電カ特性。在特性2a中，傳輸電力在頻率為fO時取峰值。另外，在特性2a中，峰值的附近發(fā)生了變形，但是這可以認為是受到共振頻率以外的條件的影響。特性2b表示共振線圈210的共振頻率偏離fO時的傳輸電カ特性。特性2b為相對于特性2a在橫軸方向上發(fā)生了位移的狀態(tài)，頻率為fO時的傳輸電カ與特性2a時相比大大減少。這樣，通過改變共振線圈210的共振頻率，能夠改變從共振線圈110被傳輸?shù)焦舱窬€圈210的電力量。接著，圖19和圖20是表示第五實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)末`個例子的時序圖。該時序圖對應于共振頻率可變部270改變共振線圈210的電容C的例子。在圖19中，示出了共振線圈210的電容C、被供應到線圈220的電力量W2、檢測部180檢測出的電力量W1、以及檢測部180生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。在該例子中，在通信時共振頻率可變部270基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210的電容C改變?yōu)镃O、Cl (CO < Cl)。另外，對檢測部180提供參照電力量Ref。當電容C為CO吋，電力量Wl小于參照電力量Ref，檢測部180生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。另外，當電容C為Cl吋，電力量Wl大于參照電力量Ref，檢測部180生成“ I”作為解
調數(shù)據(jù)。這樣，共振頻率可變部270基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210的電容C改變?yōu)閏0、cl，從而能夠由檢測部180生成I比特的解調數(shù)據(jù)。在圖20中，示出了共振線圈210的電容C、被供應到線圈220的電力量W2、檢測部180檢測出的電力量W1、以及檢測部180生成的解調數(shù)據(jù)的變化情況。
在該例子中，在通信時共振頻率可變部270基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210的電容C改變?yōu)镃O、Cl、c2、c3(c0 < cl < c2 < c3)。另外，對檢測部180提供參照電力量Refl、Ref2、Ref3。當電容C為CO吋，電力量Wl小于參照電力量Ref3，檢測部180生成“O”作為解調數(shù)據(jù)。當電容C為c2時，電力量Wl位于參照電力量Refl與Ref2之間，檢測部180生成“2”作為解調數(shù)據(jù)。當電容C為Cl時，電力量Wl位于參照電力量Ref2與Ref3之間，檢測部180生成“I”作為解調數(shù)據(jù)。當電容C為C3吋，電力量Wl大于參照電力量Refl，檢測部180生成“3”作為解調數(shù)據(jù)。這樣，共振頻率可變部270基于通信數(shù)據(jù)將共振線圈210的電容C改變?yōu)閏0 c3，從而能夠由檢測部180生成2比特的解調數(shù)據(jù)。另外,共振頻率可變部270改變的電容C的值不限于上述的CO c3的4值，也可以是其以上的值。以上，如上所述，在磁場共振無線送電系統(tǒng)IOe中，能夠不用設置新的通信模塊等來進行數(shù)據(jù)通信，因此能夠降低具有通信功能的磁場共振送電裝置100e、以及磁場共振受電裝置200e的成本。另外，也可以將第五實施方式的從磁場共振受電裝置200e向磁場共振送電裝置IOOe的數(shù)據(jù)的發(fā)送方法應用到從磁場共振送電裝置IOOe向磁場共振受電裝置200e的數(shù)據(jù)的發(fā)送方法。S卩，也可以通過改變共振線圈110的共振頻率來調制從共振線圈110向共振線圈210傳輸?shù)碾娏α?，并從磁場共振送電裝置IOOe向磁場共振受電裝置200e發(fā)送數(shù)據(jù)。接著，對于磁場共振無線送電系統(tǒng)中的、磁場共振送電裝置及磁場共振受電裝置的通信步驟作為第六實施方式進行說明。[第六實施方式]圖21是表示第六實施方式涉及的磁場共振無線送電系統(tǒng)的通信步驟的一個例子的順序圖。在第六實施方式中，假定對從磁場共振送電裝置向磁場共振受電裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送使用第一 第三中任一實施方式的通信方法，對從磁場共振受電裝置向磁場共振送電裝置的數(shù)據(jù)的發(fā)送使用第四或第五實施方式的通信方法。[步驟S101]磁場共振送電裝置向磁場共振受電裝置發(fā)送信號。
[步驟S102]磁場共振受電裝置一旦接收到磁場共振送電裝置發(fā)送的信號，則起動通信用電路。這里，所謂通信用電路，例如當在磁場共振受電裝置中使用了第四實施方式的磁場共振受電裝置IOd時，通信用電路是耦合可變部280，當在磁場共振受電裝置使用了第五實施方式的磁場共振受電裝置IOe時，通信用電路是共振頻率可變部270。[步驟S103]磁場共振受電裝置向磁場共振送電裝置發(fā)送通信開始信號。[步驟S104]磁場共振送電裝置一旦接收到從磁場共振受電裝置發(fā)送的通信開始信號，則向磁場共振受電裝置發(fā)送通信開始信號。[步驟S105]磁場共振送電裝置開始進行與磁場共振受電裝置之間的通信。 [步驟S106]磁場共振受電裝置開始進行與磁場共振送電裝置之間的通信。[步驟S107]磁場共振送電裝置和磁場共振受電裝置實施認證確認、和電力量的傳輸效率的確認等。另外，通過確認電力量的傳輸效率，例如能夠確認電カ傳輸?shù)穆窂接袩o異物。[步驟S108]磁場共振送電裝置開始向磁場共振受電裝置進行電力傳輸。另外，也可以在步驟SlOl之前實施步驟S108。另外，也可以與從步驟SlOl到步驟S107的一連串的處理并列地實施步驟S108。上述僅僅示出了本發(fā)明的原理。并且，對本領域技術人員來說能夠進行多種變形、改變，本發(fā)明不限于上述示出、說明的準確的構成及應用例，對應的所有的變形例以及等價物被視為在基于附加的權利要求及其等價物的本發(fā)明的范圍。符號說明10磁場共振無線送電系統(tǒng)100磁場共振送電裝置110、210 共振線圈120、220 線圈130交流電源140頻率可變部200磁場共振受電裝置230電カ接受部240檢測部
權利要求
1.一種磁場共振送電裝置，其特征在于，具有 共振線圈； 交流電源，所述交流電源使所述共振線圈產(chǎn)生交流電流；以及頻率可變部，所述頻率可變部基于通信數(shù)據(jù)來改變所述交流電源使所述共振線圈產(chǎn)生的交流電流的頻率。
2.一種磁場共振送電裝置，其特征在于，具有 共振線圈； 線圈，所述線圈通過電磁感應使所述共振線圈產(chǎn)生交流電流； 交流電源，所述交流電源使所述線圈產(chǎn)生交流電流；以及 耦合可變部，所述耦合可變部基于通信數(shù)據(jù)來改變所述共振線圈與所述線圈的基于電磁感應的耦合狀態(tài)。
3.如權利要求2所述的磁場共振送電裝置，其特征在干， 所述耦合可變部通過改變所述共振線圈與所述線圈之間的距離來改變所述耦合狀態(tài)。
4.如權利要求2所述的磁場共振送電裝置，其特征在干， 所述耦合可變部通過在所述共振線圈與所述線圈之間配置磁性體來改變所述耦合狀態(tài)。
5.如權利要求2所述的磁場共振送電裝置，其特征在干， 所述耦合可變部通過改變所述共振線圈或所述線圈的角度來改變所述耦合狀態(tài)。
6.如權利要求2所述的磁場共振送電裝置，其特征在干， 所述耦合可變部通過改變所述共振線圈或所述線圈的負載電阻來改變所述耦合狀態(tài)。
7.—種磁場共振受電裝置，其特征在于，具有 共振線圈； 線圈，所述線圈從所述共振線圈通過電磁感應被供應電カ； 電カ接受部，所述電カ接受部接受被供應到所述線圈的電カ；以及耦合可變部，所述耦合可變部基于通信數(shù)據(jù)來改變所述共振線圈與所述線圈的基于電磁感應的耦合狀態(tài)。
8.如權利要求7所述的磁場共振送電裝置，其特征在干， 所述耦合可變部通過改變所述共振線圈與所述線圈之間的距離來改變所述耦合狀態(tài)。
9.一種磁場共振受電裝置，其特征在于，具有 共振線圈； 線圈，所述線圈從所述共振線圈通過電磁感應被供應電カ； 電カ接受部，所述電カ接受部接受被供應到所述線圈的電カ；以及 共振頻率可變部，所述共振頻率可變部基于通信數(shù)據(jù)來改變所述共振線圈的共振頻率。
10.如權利要求9所述的磁場共振受電裝置，其特征在干， 所述共振頻率可變部通過改變所述共振線圈的電容來改變所述共振頻率。
全文摘要
降低具有通信功能的磁場共振送電裝置的成本。磁場共振無線送電系統(tǒng)(10)的磁場共振送電裝置(100)具有共振線圈(110)；使共振線圈(110)產(chǎn)生交流電流的交流電源(130)；基于通信數(shù)據(jù)來改變交流電源(130)使共振線圈(110)產(chǎn)生的交流電流的頻率的頻率可變部(140)。
文檔編號H02J17/00GK102668323SQ200980162438
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者內田昭嘉 申請人:富士通株式會社