受电装置、送电装置及电力输送系统的制作方法
受电装置、送电装置及电力输送系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及受电装置、送电装置及电力输送系统，尤其涉及与电场耦合方式对应的受电装置、送电装置及电力输送系统。
【背景技术】
[0002]以电场耦合方式来输送电力的装置的一例已在专利文献I中公开。该装置由彼此位于近距离的能量生成装置及消耗装置构成。另外，该装置以非对称振荡电偶极子之间的相互作用的形式被模式化，该偶极子由被置于两个电极之间的高压高频发生器或者高压高频电荷构成。这些偶极子彼此会引起相互感应。电能量及/或信息，利用以缓慢发生变化的可变状态包围所有的带电导体的集合的库伦场来进行远程传播。
[0003]另外，以磁场耦合方式来进行无线通信的电子设备的一例已在专利文献2中公开。该电子设备具备:将卷绕中心部作为线圈开口部的环状或者螺旋状的线圈导体；和具有导体开口部及与该导体开口部相通的狭缝部的导体层。在俯视线圈导体时，线圈开口部与导体开口部重叠，导体层的面积比线圈导体的形成区域的面积大，按照覆盖线圈开口部及导体开口部的方式来设置磁性体片。由此，即使比通信对方的天线更小型化，也能够实现稳定的通信。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特表2009-531009号公报
[0007]专利文献2:日本特开2011-97657号公报【实用新型内容】
[0008]实用新型要解决的课题
[0009]但是，若要用单一装置来实现专利文献I的电力输送及专利文献2的无线通信，则需要将收发天线及送受电用电极双方搭载于装置中。在此，若装置的大小存在限制，则无法对电力输送及无线通信的至少一方确保所希望的性能。另外，若将收发天线及送受电用电极接近配置，则一方会干扰另一方，从而电力输送性能或者无线通信性能会劣化。
[0010]故此，本实用新型的主要目的在于，提供一种能够提高电力输送性能及无线通信性能双方的受电装置、送电装置及电力输送系统。
[0011]用于解决课题的技术手段
[0012]遵循本实用新型的受电装置(30:实施例中相应的参照符号。以下相同)具备:无线通信用的供电线圈(40);近距离无线通信单元(42?43)，其具备无线IC芯片(43)和供电电路(42)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E21)，其与送电装置(10)进行电场耦合；导电体(E22，E22_l, E22_2)，其在与送电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从送电装置受电时作为与第I电极协作来与送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(34?38)，其将基于通过电场耦合而在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力提供给负载(46)。
[0013]优选供给单元包含:降压单元(34)，其对在第I电极及导电体中激励的交流电压进行降压；以及整流单元(36)，其对由降压单元降压后的交流电压进行整流。
[0014]优选还具备:切断单元(SW21?SW22，S5?Sll)，其在无线通信时切断第I电极及导电体中的至少一方与供给单元之间的连接。
[0015]优选第I电极的面积比第2电极的面积小。
[0016]优选还具备面对送电装置的受电面，相对于受电面，导电体设置在与第I电极相同的距离或者比第I电极远的距离，供电线圈设置在比导电体远的距离。
[0017]优选导电体配置成包围第I电极。
[0018]优选供电线圈是平面线圈，其线圈开口配置成与受电面对置，并且还具备设置在供电线圈的远离受电面的一侧的面的磁性体(MG)。
[0019]遵循本实用新型的送电装置(10)，具备:无线通信用的供电线圈(26);近距离无线通信单元(23?24)，其具备无线IC芯片(23)和供电电路(24)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E11)，其与受电装置(30)进行电场耦合；导电体(E12_l，E12_2)，其在与受电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向受电装置送电时作为与第I电极协作来与受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(20)，其将从交流电压源(18)输出的交流电压提供给第I电极及导电体。
[0020]遵循本实用新型的电力输送系统(100)，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置(10)、以及以电场耦合方式来对从送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置(30)，其中，受电装置具备:无线通信用的供电线圈(40);近距离无线通信单元(42?43)，其具备无线IC芯片(43)和供电电路(42)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E21)，其与送电装置(10)进行电场耦合；导电体(E22，E22_l, E22_2)，其在与送电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从送电装置受电时作为与第I电极协作来与送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(34?38)，其将基于通过电场耦合而在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力提供给负载(46)。
[0021]遵循本实用新型的电力输送系统(100)，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置(10)、以及以电场耦合方式来对从送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置(30)，其中，送电装置具备:无线通信用的供电线圈(26);近距离无线通信单元(23?24)，其具备无线IC芯片(23)和供电电路(24)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(Ell)，其与受电装置(30)进行电场耦合；导电体(E12_l，E12_2)，其在与受电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向受电装置送电时作为与第I电极协作来与受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(20)，其将从交流电压源(18)输出的交流电压提供给第I电极及导电体。
[0022]实用新型的效果
[0023]根据本实用新型，在受电时导电体作为电场耦合用的第2电极来发挥功能。与送电装置的电场耦合通过第I电极及导电体来实现，基于在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力通过供给单元被提供给负载。
[0024]在无线通信时导电体作为增益天线来发挥功能。从送电装置接收到的高频信号经由增益天线及供电线圈而被输入至近距离无线通信单元，从近距离无线通信单元输出的高频信号经由供电线圈及增益天线而被发送给送电装置。
[0025]由此，能够将导电体作为电场耦合用的电极及无线通信用的天线来共用，即使小型也能够提高电力输送性能及无线通信性能的双方。
[0026]根据本实用新型，在送电时导电体作为电场耦合用的第2电极来发挥功能。与受电装置的电场耦合通过第I电极及导电体来实现，从交流电压源输出的交流电压通过供给单元被提供给第I电极及导电体。
[0027]在无线通信时导电体作为增益天线来发挥功能。从近距离无线通信单元输出的高频信号经由供电线圈及增益天线而被发送给受电装置，从受电装置接收的高频信号经由增益天线及供电线圈而被输入至近距离无线通信单元。
[0028]由此，能够将导电体作为电场耦合用的电极及无线通信用的天线来共用，即使小型也能够提高电力输送性能及无线通信性能的双方。
[0029]本实用新型的上述目的、其他目的、特征以及优点，通过参照附图进行的以下实施例的详细说明能够更加明确。
【附图说明】
[0030]图1是表示本实施例的电力输送系统的构成的框图。
[0031]图2是表示图1所示的受电装置中设置的CPU的动作的一部分的流程图。
[0032]图3是表示图1所示的受电装置的外观的一例的立体图。
[0033]图4是图3所示的受电装置的A-A剖视图。
[0034]图5⑷是表示图3所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极、天线线圈及磁性体片的层叠结构的一例的图解图，图5(B)是(A)所示的层叠结构的B-B剖视图。
[0035]图6是表示其他实施例的电力 输送系统中应用的受电装置的构成的框图。
[0036]图7是表示图6所示的受电装置的外观的一例的立体图。
[0037]图8是图7所示的受电装置的C-C剖视图。
[0038]图9是表示图7所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极及天线线圈的位置关系的图解图。
[0039]图10是表示其他实施例的电力输送系统中应用的受电装置的外观的一例的分解立体图。
[0040]图11是图10所示的受电装置的D-D剖视图。
[0041]图12是表示图10所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极及天线线圈的位置关系的图解图。
[0042]图13是表示进一步的其他实施例的电力输送系统中应用的受电装置的外观的一例的立体图。
[0043]图14(A)是图13所示的受电装置的E-E剖视图，图14⑶是图13所示的受电装置的长侧面图。
[0044]图15是表示其他实施例的电力输送系统的构成的框图。
[0045]图16是表示图15所示的送电装置中设置的CPU的动作的一部分的流程图。
[0046]图17是表示图15所示的送电装置的外观的一例的立体图。
[0047]图18是图17所示的送电装置的F-F剖视图。
【具体实施方式】
[0048]参照图1，本实施例的电力输送系统100具备:送电装置10，其以电场耦合方式来对10kHz?1MHz的高频电压进行送电；和受电装置30，其以电场耦合方式来对从送电装置10送电出的高频电压进行受电。另外，送电装置10及受电装置30具有对13.56MHz的高频信号进行通信的无线通信功能。
[0049]在送电装置10中，应送电的高频电压通过送电电路14生成，高频信号在CPU22的控制下通过RF-1C23及RF电路(供电电路)24而被输入输出。此外，RF-1C23通过直流电源12b而被驱动。另外，在受电装置30中，被受电的高频电压通过受电电路32而被变换成直流电压，高频信号在CPU44的控制下通过RF-1C43及RF电路(供电电路)42而被输入输出。
[0050]送电电路14中设置的控制电路16，将具有10kHz?1MHz的频率的PWM信号提供给驱动电路18。驱动电路18，将由直流电源12a供给的直流电压根据由控制电路16提供的PWM信号而变换成高频电压。变换后的高频电压的频率与PWM信号的频率一致，变换后的高频电压的电平依赖于PWM信号的占空比。
[0051]变换后的高频电压，被施加给形成升压变压器20的初级绕组LI。在形成升压变压器20的次级绕组L2中，激励根据变压比而升压至不同电压的高频电压。次级绕组L2的一端及另一端，与电场耦合用的主动电极(小型电极)Ell及被动电极(大型电极)E12连接。因此，由升压变压器20升压后的高频电压，被施加给主动电极Ell及被动电极E12。
[0052]在受电装置30中设置电场耦合用的主动电极E21及被动电极E22。主动电极E21经由设于受电电路32的开关SW21而与初级绕组L3的一端连接，被动电极E22经由设于受电电路32的开关SW22而与初级绕组L3的另一端连接。
[0053]初级绕组L3与次级绕组L4 一起形成降压变压器34。另外，开关SW21及SW22，在除无线通信时之外的时期内通过CPU44而被接通。因此，若通过与设于送电装置10的主动电极Ell及被动电极E12之间的电场耦合而在主动电极E21及被动电极E22中激励高频电压，则在次级线圈L4中也激励表示与降压变压器34的降压比相应的电平的高频电压。
[0054]整流平滑电路36对次级线圈L4中激励的高频电压实施整流平滑。DC-DC转换器38对由此生成的直流电压的电平进行调整，并将具有调整后的电平的直流电压供给至可移动装置46。
[0055]送电装置10中设置的RF-1C23，在与受电装置30进行无线通信时，将基带信号提供给RF电路24。RF电路24将被提供的基带信号调制成高频信号，并将被调制后的高频信号通过大型的天线线圈(供电线圈)26进行发送。另一方面，受电装置30中设置的CPU44，在与送电装置10进行无线通信时，将开关SW21及SW22断开。由此，被动电极E22作为与小型的天线线圈(供电线圈)40进行磁场親合的增益(booster)天线来发挥功能。
[0056]从送电装置10发送的高频信号，经由被动电极E22及天线线圈40而被输入至RF电路42。RF电路42将被输入的高频信号解调成基带信号，并将被解调后的基带信号提供给 RF-1C43。
[0057]从RF-1C43输出的基带信号通过RF电路42被调制成高频信号，被调制后的高频信号经由天线线圈40及被动电极E22进行发送。被发送的高频信号经由送电电路10的天线线圈26而被输入至RF电路24，并被解调成基带信号。解调后的基带信号被提供给RF-1C23。
[0058]CPU44与开关SW21及SW22的接通/断开控制关联地执行依据图2所示的流程图的处理。首先，在步骤SI中将开关SW21接通，在步骤S3中将开关SW22接通。在步骤S5中，反复判断无线通信是否已开始。若判断结果从否更新为是，则在步骤S7中将开关SW21断开，在步骤S9中将开关SW22断开。在步骤Sll中，反复判断无线通信是否已结束，若判断结果从否更新为是，则返回至步骤SI。
[0059]在此，步骤SI和步骤S3既可以顺序相反，也可以同时进行。步骤S7和步骤S9也是既可以顺序相反，也可以同时进行。
[0060]参照图3及图4，受电装置30具有一个主面及另一个主面分别呈长方形的板状或长方体状的筐体RHS。在筐体RHS中收纳有电池BT，进而收纳有安装了受电电路32、RF电路42、RF-1C43及CPU44的受电模块RMD。此外，筐体RHS的一个主面相当于上表面，筐体RHS的另一个主面相当于下表面。
[0061]进一步参照图5(A)及图5(B)，主动电极E21及被动电极E22均形成为板状。另夕卜，主动电极E21的厚度与被动电极E22的厚度一致。其中，若对主动电极E21的主面的面积与被动电极E22的主面的面积进行比较，则被动电极E22的主面的面积明显大于主动电极E21的主面的面积。另外，在被动电极E22的主面的中心，形成比主动电极E21的主面更宽的矩形开口 OP。在被动电极E22，进一步形成从开口 OP达被动电极E22的外缘的带状缺P CTo
[0062]主动电极E21的一个主面的朝向与被动电极E22的一个主面的朝向一致，主动电极E21的另一个主面的朝向与被动电极E22的另一个主面的朝向一致。在此，主动电极E21及被动电极E22各自的一个主面相当于上表面，主动电极E21及被动电极E22各自的另一个主面相当于下表面。当从上方进行眺望时，主动电极E21以形成其主面的长边与形成开口 OP的主面的长边平行地延伸的姿势，收纳在开口 OP的内侧。
[0063]天线线圈40以将开口 OP的中心向上下方向延伸的轴为中心呈螺旋状地形成。螺旋位于开口 OP的外侧，当从上方眺望螺旋时所呈现的开口比开口 OP更宽。
[0064]具有这样的尺寸乃至形状的主动电极E21、被动电极E22及天线线圈40，形成在树脂制的透明片RS的一个主面(=上表面)及内部。具体而言，主动电极E21形成在透明片RS的一个主面，被动电极E22及天线线圈40形成在透明片RS的内部。在透明片的厚度方向(=上下方向)上，天线线圈40形成在比被动电极E22更靠下侧。即，被动电极E22设置在比主动电极E21更低的位置，天线线圈40设置在比被动电极E22更低的位置。此外，被动电极E22也可以设置在与主动电极E21相同高度的位置。
[0065]磁性体片MG按照其一个主面(=上表面)与透明片RS的另一个主面(=下表面)抵接的方式，粘贴在透明片RS。磁性体片MG的主面的面积虽比被动电极E22的主面的面积小，但却比开口 OP的面积大。因此，当从下方进行眺望时，天线线圈40被磁性体片MG覆盖。返回至图3及图4，透明片RS及磁性体片MG按照透明片RS的一个主面与筐体RHS的一个主面的背侧抵 接的方式收纳在筐体RHS。
[0066]由以上说明可知，电场耦合用的被动电极E22，在无线通信时通过开关SW22的断开而被断路，并作为与天线线圈40进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使小型也能确保较高的无线通信性能。
[0067]此外，在本实施例中，虽在主动电极E21与初级线圈L3的一端之间设置开关SW21，在被动电极E22与初级线圈L3的另一端之间设置开关SW22，但也可以省略开关SW21而将主动电极E21与初级线圈L3的一端直接连接。另外，也可以省略开关SW22而将被动电极E22与初级线圈L3的另一端直接连接。进而，也可以省略开关SW21及SW22双方。
[0068]参照图6，其他实施例的电力输送系统100，除了受电装置30的构成的一部分与图1所不的受电装置30不同这一点以外，与图1?图5的实施例相同，因此省略与相同构成相关的重复说明。
[0069]根据图6，代替被动电极E22而设置被动电极E22_l及E22_2，开关SW22与被动电极E22_l及E22_2共同连接。参照图7?图9，主动电极E21设置在筐体RHS的一个主面的中央。相对地，被动电极E22_l及E22_2按照在形成筐体RHS的一个主面的长方形的沿着长边的方向来夹着主动电极E21的方式设置在筐体RHS的一个主面。在此，主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2以它们的一个主面粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧的状态，收纳在筐体RHS中。
[0070]天线线圈40，按照以磁性体片MG的主面的中心为轴呈螺旋状的方式形成在磁性体片MG的一个主面(=上表面)。天线线圈40及磁性体片MG，按照磁性体片MG的一个主面的朝向与筐体RHS的一个主面的朝向一致，且从上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_2重复的方式收纳在筐体RHS。由于被动电极E22_2的一个主面粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧，因此天线线圈40配置在比被动电极E22_2低的位置。
[0071]即使在该实施例中，电场耦合用的被动电极E22_l及E22_2也在无线通信时通过开关SW22的断开而被断路。另外，被动电极E22_2在无线通信时作为与天线线圈40进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使小型也能确保较高的无线通信性能。
[0072]另外，在图6?图9的实施例中，将主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧，将安装了受电电路32、RF电路42及CPU44的受电模块RMD与形成于磁性体片MG上的天线线圈40收纳在筐体RHS中。
[0073]但是，也可以如图10?图11所示，不但制作形成了主动电极E21、被动电极E22_l?E22_2、天线线圈40及磁性体片MG的树脂制的电极片RS，而且还制作安装了受电电路32、RF电路42及RF-1C43的外置式受电模块单元RMDU，将电极片RS粘贴在筐体RHS的一个主面，并且将受电模块单元RMDU装卸自如地安装在筐体RHS。
[0074]进而，在图6?图9的实施例中，按照从筐体RHS的上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_2重复的方式，将天线线圈40收纳在筐体RHS。但是，也可以按照从筐体RHS的上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_l及E22_2双方重复的方式，将天线线圈40收纳在筐体RHS。另外，也可以进一步使天线线圈40的一部分与主动电极E21重复。这种情况下，天线线圈40以图12所示的形态形成乃至配置。
[0075]另外，在图6?图9的实施例中，使主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2设置在筐体RHS的一个主面的背侧。但是，也可以如图13所示，在筐体RHS的一个长侧面的中央设置主动电极E21，在从筐体RHS的另一个主面达一个长侧面及另一个长侧面的位置设置被动电极E22_l，在从筐体RHS的一个主面达一个长侧面及另一个长侧面的位置设置被动电极E22_2。此时，天线线圈40按照卷绕在磁性体MB且卷绕轴与筐体RHS的长侧面正交的方式安装在受电模块RMD。另外，从筐体RHS的一个长侧面的上方眺望时，天线线圈40的一部分与被动电极E22_l及E22_2双方重复(参照图14(A)?图14(B))。
[0076]参照图15，其他实施例的电力输送系统100包含与图1所示的电力输送系统100共同的构成，因此针对共同的构成分配共同的参照编号。此外，在该实施例中，天线线圈40比天线线圈26大。
[0077]电力输送系统100具备:送电装置10，其以电场耦合方式来对10kHz?1MHz的高频电压进行送电；和受电装置30，其以电场耦合方式来对从送电装置10送电出的高频电压进行受电。另外，送电装置10及受电装置30具有对13.56MHz的高频信号进行通信的无线通信功能。
[0078]在送电装置10中，应送电的高频电压也通过送电电路14生成，高频信号在CPU22的控制下通过RF-1C23及RF电路24而被输入输出。另外，在受电装置30中，被受电的高频电压通过受电电路32而被变换成直流电压，高频信号在CPU44的控制下通过RF-1C43及RF电路42而被输入输出。
[0079]送电电路14中设置的控制电路16，将具有10kHz?1MHz的频率的PWM信号提供给驱动电路18。驱动电路18，将由直流电源12供给的直流电压根据由控制电路16提供的PWM信号而变换成高频电压。变换后的高频电压的频率与PWM信号的频率一致，变换后的高频电压的电平依赖于PWM信号的占空比。
[0080]变换后的高频电压，被施加给形成升压变压器20的初级绕组LI。在形成升压变压器20的次级绕组L2中，激励根据变压比而升压至不同电压的高频电压。次级绕组L2的一端经由开关SWll而与电场耦合用的主动电极(小型电极)Ell连接，次级绕组L2的另一端经由开关SW12而与被动电极(大型电极)E12_l及E12_2连接。
[0081]开关SWll及SW12，在除无线通信时之外的时期内通过CPU22而被接通。因此，为了进行送电而通过升压变压器20升压后的高频电压，不但经由开关SWll被施加至主动电极Ell，而且还经由开关SWl2被施加至被动电极El2_1?E12_2。
[0082]在受电装置30中设置电场耦合用的主动电极E21及被动电极E22。主动电极E21及被动电极E22分别连接在与次级绕组L4 一起形成降压变压器34的初级绕组L3的一端及另一端。
[0083]因此，若通过与设于送电装置10的主动电极El I及被动电极E12之间的电场耦合而在主动电极E21及被动电极E22中激励高频电压，则在次级线圈L4中也激励表示与降压变压器34的降压比相应的电平的高频电压。
[0084]整流平滑电路36对次级线圈L4中激励的高频电压实施整流平滑。DC-DC转换器38对由此生成的直流电压的电平进行调整，并将具有调整后的电平的直流电压供给至可移动装置46。
[0085]送电装置10中设置的CPU22，在与受电装置30进行无线通信时，将开关SWll及SW12断开。由此，被动电极E12_2作为与天线线圈26进行磁场耦合的增益天线来发挥功會K。
[0086]RF-1C23为了与受电装置30进行无线通信，而将基带信号提供给RF电路24。RF电路24将被提供的基带信号调制成高频信号，并将被调制后的高频信号通过天线线圈26及被动电极E12_2进行发送。
[0087]被发送的高频信号，经由受电装置30中设置的天线线圈40而被输入至RF电路42。RF电路42将被输入的高频信号解调成基带信号，并将被解调后的基带信号提供给RF-1C43。从RF-1C43输出的基带信号，通过RF电路42而被调制成高频信号，被调制后的高频信号经由天线线圈40而被发送。被发送的高频信号，经由送电装置10的天线线圈26而被输入至RF电路24，并被解调成基带信号。被解调后的基带信号被提供给RF-1C23。
[0088]CPU22与开关SWll及SW12的接通/断开控制相关联地执行依据图16所示的流程图的处理。首先，在步骤S21中将开关SWll接通，在步骤S23中将开关SW 12接通。在步骤S25中，反复判断无线通信是否已开始。若判断结果从否被更新为是，则在步骤S27中将开关SWll断开，在步骤S29中将开关SW12断开。在步骤S31中，反复判断无线通信是否已结束，若判断结果从否更新为是，则返回至步骤S21。
[0089]在此，步骤S21和步骤S23既可以顺序相反，也可以同时进行。步骤S27和步骤S29也是既可以顺序相反，也可以同时进行。
[0090]参照图17及图18，送电装置10具有一个主面及另一个主面分别呈长方形的板状或长方体状的筐体THS。安装了送电电路14、CPU22、RF-1C23及RF电路24的送电模块单元TMDU以装卸自如的方式安装在筐体THS中。此外，筐体THS的一个主面相当于上表面，筐体THS的另一个主面相当于下表面。
[0091]主动电极Ell及被动电极E12_l?E12_2均具有共同的厚度并形成为板状。其中，虽被动电极E12_l的主面的面积及被动电极E12_2的主面的而积彼此相同，但主动电极ElI的主面的面积明显小于被动电极E12_l及E12_2各自的主面的面积。
[0092]主动电极Ell被设置在筐体THS的一个主面的中央。对此，被动电极E12_l及E12_2按照在形成筐体THS的一个主面的长方形的沿着长边的方向上夹着主动电极Ell的方式，设置在筐体THS的一个主面。在筐体THS的厚度方向(=上下方向)上，主动电极Ell及被动电极E12_l?E12_2配置在彼此相同的高度。
[0093]天线线圈26，按照以磁性体片MG的主面的中心为轴呈螺旋状的方式形成在磁性体片MG的一个主面(=上表面)。天线线圈26及磁性体片MG，按照磁性体片MG的一个主面的朝向与筐体THS的一个主面的朝向一致，且从上方眺望时天线线圈26的一部分与被动电极E12_2重复的方式收纳在筐体THS中。另外，天线线圈26配置在比被动电极E12_2低的位置。
[0094]由以上说明可知，电场耦合用的被动电极E12_2，在无线通信时通过开关SW12的断开而被断路，并作为与天线线圈26进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使将送电装置10小型化也能确保较高的无线通信性能。
[0095]此外，本实施例中，虽在主动电极Ell与次级线圈L2的一端之间设置开关SW11，在被动电极E12_l及E12_2的各自与次级线圈L2的另一端之间设置开关SW12，但也可以省略开关SWll而将主动电极Ell与次级线圈L2的一端直接连接。另外，也可以省略开关Sff12而将被动电极E12_l及E12_2与次级线圈L2的另一端直接连接。进而，也可以省略开关SWll及SW12双方。
[0096]符号说明
[0097]10…送电装置
[0098]16…控制电路
[0099]20…升压变压器
[0100]24、42 …RF 电路
[0101]26、40…天线线圈
[0102]30…受电装置
[0103]34…降压变压器
[0104]44 …CPU
[0105]100…电力输送系统。
【主权项】
1.一种受电装置，其中，具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与送电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述送电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从所述送电装置受电时作为与所述第I电极协作来与所述送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将基于通过电场耦合而在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压的电力提供给负载。2.根据权利要求1所述的受电装置，其中， 所述供给单元包含: 降压单元，其对在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压进行降压；以及 整流单元，其对由所述降压单元降压后的交流电压进行整流。3.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述受电装置还具备:切断单元，其在无线通信时切断所述第I电极及所述导电体中的至少一方与所述供给单元之间的连接。4.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述第I电极的面积比所述第2电极的面积小。5.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述受电装置还具备:面对所述送电装置的受电面， 相对于所述受电面，所述导电体设置在与所述第I电极相同的距离或者比所述第I电极远的距离，所述供电线圈设置在比所述导电体远的距离。6.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述导电体配置成包围所述第I电极。7.根据权利要求5所述的受电装置，其中， 所述供电线圈是平面线圈，该供电线圈的线圈开口配置成与所述受电面对置，并且所述受电装置还具备磁性体，该磁性体设置在所述供电线圈的远离所述受电面的一侧的面。8.—种送电装置，其中，具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与受电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述受电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向所述受电装置送电时作为与所述第I电极协作来与所述受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将从交流电压源输出的交流电压提供给所述第I电极及所述导电体。9.一种电力输送系统，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置、以及以所述电场耦合方式来对从所述送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置，其中， 所述受电装置具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与所述送电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述送电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从所述送电装置受电时作为与所述第I电极协作来与所述送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将基于通过电场耦合而在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压的电力提供给负载。10.—种电力输送系统，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置、以及以所述电场耦合方式来对从所述送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置，其中，所述送电装置具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与所述受电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述受电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向所述受电装置送电时作为与所述第I电极协作来与所述受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将从交流电压源输出的交流电压提供给所述第I电极及所述导电体。
【专利摘要】本实用新型提供一种受电装置、送电装置及电力输送系统。主动电极(E21)及被动电极(E22)与送电装置(10)中设置的主动电极(E11)及被动电极(E12)进行电场耦合。基于在主动电极(E21)及被动电极(E22)中激励的高频电压的电力，经由降压变压器(34)、整流平滑电路(36)及DC-DC转换器(38)而被提供给可移动装置(46)。CPU(44)在无线通信时将开关(SW21)及(SW22)断开。被动电极(E22)作为与天线线圈(40)进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。从RF电路(42)输出的高频信号经由天线线圈(40)及被动电极(E22)而被发送，从送电电路(14)发送的高频信号经由被动电极(E22)及天线线圈(40)而被输入至RF电路(42)中。
【IPC分类】H02J17/00, H01Q7/00
【公开号】CN204696809
【申请号】CN201390000805
【发明人】乡间真治, 椿信人, 加藤登, 末定刚
【申请人】株式会社村田制作所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2013年8月30日
【公告号】US20150256228, WO2014112150A1
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及受电装置、送电装置及电力输送系统，尤其涉及与电场耦合方式对应的受电装置、送电装置及电力输送系统。
【背景技术】
[0002]以电场耦合方式来输送电力的装置的一例已在专利文献I中公开。该装置由彼此位于近距离的能量生成装置及消耗装置构成。另外，该装置以非对称振荡电偶极子之间的相互作用的形式被模式化，该偶极子由被置于两个电极之间的高压高频发生器或者高压高频电荷构成。这些偶极子彼此会引起相互感应。电能量及/或信息，利用以缓慢发生变化的可变状态包围所有的带电导体的集合的库伦场来进行远程传播。
[0003]另外，以磁场耦合方式来进行无线通信的电子设备的一例已在专利文献2中公开。该电子设备具备:将卷绕中心部作为线圈开口部的环状或者螺旋状的线圈导体；和具有导体开口部及与该导体开口部相通的狭缝部的导体层。在俯视线圈导体时，线圈开口部与导体开口部重叠，导体层的面积比线圈导体的形成区域的面积大，按照覆盖线圈开口部及导体开口部的方式来设置磁性体片。由此，即使比通信对方的天线更小型化，也能够实现稳定的通信。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特表2009-531009号公报
[0007]专利文献2:日本特开2011-97657号公报【实用新型内容】
[0008]实用新型要解决的课题
[0009]但是，若要用单一装置来实现专利文献I的电力输送及专利文献2的无线通信，则需要将收发天线及送受电用电极双方搭载于装置中。在此，若装置的大小存在限制，则无法对电力输送及无线通信的至少一方确保所希望的性能。另外，若将收发天线及送受电用电极接近配置，则一方会干扰另一方，从而电力输送性能或者无线通信性能会劣化。
[0010]故此，本实用新型的主要目的在于，提供一种能够提高电力输送性能及无线通信性能双方的受电装置、送电装置及电力输送系统。
[0011]用于解决课题的技术手段
[0012]遵循本实用新型的受电装置(30:实施例中相应的参照符号。以下相同)具备:无线通信用的供电线圈(40);近距离无线通信单元(42?43)，其具备无线IC芯片(43)和供电电路(42)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E21)，其与送电装置(10)进行电场耦合；导电体(E22，E22_l, E22_2)，其在与送电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从送电装置受电时作为与第I电极协作来与送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(34?38)，其将基于通过电场耦合而在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力提供给负载(46)。
[0013]优选供给单元包含:降压单元(34)，其对在第I电极及导电体中激励的交流电压进行降压；以及整流单元(36)，其对由降压单元降压后的交流电压进行整流。
[0014]优选还具备:切断单元(SW21?SW22，S5?Sll)，其在无线通信时切断第I电极及导电体中的至少一方与供给单元之间的连接。
[0015]优选第I电极的面积比第2电极的面积小。
[0016]优选还具备面对送电装置的受电面，相对于受电面，导电体设置在与第I电极相同的距离或者比第I电极远的距离，供电线圈设置在比导电体远的距离。
[0017]优选导电体配置成包围第I电极。
[0018]优选供电线圈是平面线圈，其线圈开口配置成与受电面对置，并且还具备设置在供电线圈的远离受电面的一侧的面的磁性体(MG)。
[0019]遵循本实用新型的送电装置(10)，具备:无线通信用的供电线圈(26);近距离无线通信单元(23?24)，其具备无线IC芯片(23)和供电电路(24)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E11)，其与受电装置(30)进行电场耦合；导电体(E12_l，E12_2)，其在与受电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向受电装置送电时作为与第I电极协作来与受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(20)，其将从交流电压源(18)输出的交流电压提供给第I电极及导电体。
[0020]遵循本实用新型的电力输送系统(100)，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置(10)、以及以电场耦合方式来对从送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置(30)，其中，受电装置具备:无线通信用的供电线圈(40);近距离无线通信单元(42?43)，其具备无线IC芯片(43)和供电电路(42)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(E21)，其与送电装置(10)进行电场耦合；导电体(E22，E22_l, E22_2)，其在与送电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从送电装置受电时作为与第I电极协作来与送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(34?38)，其将基于通过电场耦合而在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力提供给负载(46)。
[0021]遵循本实用新型的电力输送系统(100)，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置(10)、以及以电场耦合方式来对从送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置(30)，其中，送电装置具备:无线通信用的供电线圈(26);近距离无线通信单元(23?24)，其具备无线IC芯片(23)和供电电路(24)，且经由供电线圈来进行高频信号的收发；第I电极(Ell)，其与受电装置(30)进行电场耦合；导电体(E12_l，E12_2)，其在与受电装置无线通信时作为与供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向受电装置送电时作为与第I电极协作来与受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及供给单元(20)，其将从交流电压源(18)输出的交流电压提供给第I电极及导电体。
[0022]实用新型的效果
[0023]根据本实用新型，在受电时导电体作为电场耦合用的第2电极来发挥功能。与送电装置的电场耦合通过第I电极及导电体来实现，基于在第I电极及导电体中激励的交流电压的电力通过供给单元被提供给负载。
[0024]在无线通信时导电体作为增益天线来发挥功能。从送电装置接收到的高频信号经由增益天线及供电线圈而被输入至近距离无线通信单元，从近距离无线通信单元输出的高频信号经由供电线圈及增益天线而被发送给送电装置。
[0025]由此，能够将导电体作为电场耦合用的电极及无线通信用的天线来共用，即使小型也能够提高电力输送性能及无线通信性能的双方。
[0026]根据本实用新型，在送电时导电体作为电场耦合用的第2电极来发挥功能。与受电装置的电场耦合通过第I电极及导电体来实现，从交流电压源输出的交流电压通过供给单元被提供给第I电极及导电体。
[0027]在无线通信时导电体作为增益天线来发挥功能。从近距离无线通信单元输出的高频信号经由供电线圈及增益天线而被发送给受电装置，从受电装置接收的高频信号经由增益天线及供电线圈而被输入至近距离无线通信单元。
[0028]由此，能够将导电体作为电场耦合用的电极及无线通信用的天线来共用，即使小型也能够提高电力输送性能及无线通信性能的双方。
[0029]本实用新型的上述目的、其他目的、特征以及优点，通过参照附图进行的以下实施例的详细说明能够更加明确。
【附图说明】
[0030]图1是表示本实施例的电力输送系统的构成的框图。
[0031]图2是表示图1所示的受电装置中设置的CPU的动作的一部分的流程图。
[0032]图3是表示图1所示的受电装置的外观的一例的立体图。
[0033]图4是图3所示的受电装置的A-A剖视图。
[0034]图5⑷是表示图3所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极、天线线圈及磁性体片的层叠结构的一例的图解图，图5(B)是(A)所示的层叠结构的B-B剖视图。
[0035]图6是表示其他实施例的电力 输送系统中应用的受电装置的构成的框图。
[0036]图7是表示图6所示的受电装置的外观的一例的立体图。
[0037]图8是图7所示的受电装置的C-C剖视图。
[0038]图9是表示图7所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极及天线线圈的位置关系的图解图。
[0039]图10是表示其他实施例的电力输送系统中应用的受电装置的外观的一例的分解立体图。
[0040]图11是图10所示的受电装置的D-D剖视图。
[0041]图12是表示图10所示的受电装置中设置的主动电极、被动电极及天线线圈的位置关系的图解图。
[0042]图13是表示进一步的其他实施例的电力输送系统中应用的受电装置的外观的一例的立体图。
[0043]图14(A)是图13所示的受电装置的E-E剖视图，图14⑶是图13所示的受电装置的长侧面图。
[0044]图15是表示其他实施例的电力输送系统的构成的框图。
[0045]图16是表示图15所示的送电装置中设置的CPU的动作的一部分的流程图。
[0046]图17是表示图15所示的送电装置的外观的一例的立体图。
[0047]图18是图17所示的送电装置的F-F剖视图。
【具体实施方式】
[0048]参照图1，本实施例的电力输送系统100具备:送电装置10，其以电场耦合方式来对10kHz?1MHz的高频电压进行送电；和受电装置30，其以电场耦合方式来对从送电装置10送电出的高频电压进行受电。另外，送电装置10及受电装置30具有对13.56MHz的高频信号进行通信的无线通信功能。
[0049]在送电装置10中，应送电的高频电压通过送电电路14生成，高频信号在CPU22的控制下通过RF-1C23及RF电路(供电电路)24而被输入输出。此外，RF-1C23通过直流电源12b而被驱动。另外，在受电装置30中，被受电的高频电压通过受电电路32而被变换成直流电压，高频信号在CPU44的控制下通过RF-1C43及RF电路(供电电路)42而被输入输出。
[0050]送电电路14中设置的控制电路16，将具有10kHz?1MHz的频率的PWM信号提供给驱动电路18。驱动电路18，将由直流电源12a供给的直流电压根据由控制电路16提供的PWM信号而变换成高频电压。变换后的高频电压的频率与PWM信号的频率一致，变换后的高频电压的电平依赖于PWM信号的占空比。
[0051]变换后的高频电压，被施加给形成升压变压器20的初级绕组LI。在形成升压变压器20的次级绕组L2中，激励根据变压比而升压至不同电压的高频电压。次级绕组L2的一端及另一端，与电场耦合用的主动电极(小型电极)Ell及被动电极(大型电极)E12连接。因此，由升压变压器20升压后的高频电压，被施加给主动电极Ell及被动电极E12。
[0052]在受电装置30中设置电场耦合用的主动电极E21及被动电极E22。主动电极E21经由设于受电电路32的开关SW21而与初级绕组L3的一端连接，被动电极E22经由设于受电电路32的开关SW22而与初级绕组L3的另一端连接。
[0053]初级绕组L3与次级绕组L4 一起形成降压变压器34。另外，开关SW21及SW22，在除无线通信时之外的时期内通过CPU44而被接通。因此，若通过与设于送电装置10的主动电极Ell及被动电极E12之间的电场耦合而在主动电极E21及被动电极E22中激励高频电压，则在次级线圈L4中也激励表示与降压变压器34的降压比相应的电平的高频电压。
[0054]整流平滑电路36对次级线圈L4中激励的高频电压实施整流平滑。DC-DC转换器38对由此生成的直流电压的电平进行调整，并将具有调整后的电平的直流电压供给至可移动装置46。
[0055]送电装置10中设置的RF-1C23，在与受电装置30进行无线通信时，将基带信号提供给RF电路24。RF电路24将被提供的基带信号调制成高频信号，并将被调制后的高频信号通过大型的天线线圈(供电线圈)26进行发送。另一方面，受电装置30中设置的CPU44，在与送电装置10进行无线通信时，将开关SW21及SW22断开。由此，被动电极E22作为与小型的天线线圈(供电线圈)40进行磁场親合的增益(booster)天线来发挥功能。
[0056]从送电装置10发送的高频信号，经由被动电极E22及天线线圈40而被输入至RF电路42。RF电路42将被输入的高频信号解调成基带信号，并将被解调后的基带信号提供给 RF-1C43。
[0057]从RF-1C43输出的基带信号通过RF电路42被调制成高频信号，被调制后的高频信号经由天线线圈40及被动电极E22进行发送。被发送的高频信号经由送电电路10的天线线圈26而被输入至RF电路24，并被解调成基带信号。解调后的基带信号被提供给RF-1C23。
[0058]CPU44与开关SW21及SW22的接通/断开控制关联地执行依据图2所示的流程图的处理。首先，在步骤SI中将开关SW21接通，在步骤S3中将开关SW22接通。在步骤S5中，反复判断无线通信是否已开始。若判断结果从否更新为是，则在步骤S7中将开关SW21断开，在步骤S9中将开关SW22断开。在步骤Sll中，反复判断无线通信是否已结束，若判断结果从否更新为是，则返回至步骤SI。
[0059]在此，步骤SI和步骤S3既可以顺序相反，也可以同时进行。步骤S7和步骤S9也是既可以顺序相反，也可以同时进行。
[0060]参照图3及图4，受电装置30具有一个主面及另一个主面分别呈长方形的板状或长方体状的筐体RHS。在筐体RHS中收纳有电池BT，进而收纳有安装了受电电路32、RF电路42、RF-1C43及CPU44的受电模块RMD。此外，筐体RHS的一个主面相当于上表面，筐体RHS的另一个主面相当于下表面。
[0061]进一步参照图5(A)及图5(B)，主动电极E21及被动电极E22均形成为板状。另夕卜，主动电极E21的厚度与被动电极E22的厚度一致。其中，若对主动电极E21的主面的面积与被动电极E22的主面的面积进行比较，则被动电极E22的主面的面积明显大于主动电极E21的主面的面积。另外，在被动电极E22的主面的中心，形成比主动电极E21的主面更宽的矩形开口 OP。在被动电极E22，进一步形成从开口 OP达被动电极E22的外缘的带状缺P CTo
[0062]主动电极E21的一个主面的朝向与被动电极E22的一个主面的朝向一致，主动电极E21的另一个主面的朝向与被动电极E22的另一个主面的朝向一致。在此，主动电极E21及被动电极E22各自的一个主面相当于上表面，主动电极E21及被动电极E22各自的另一个主面相当于下表面。当从上方进行眺望时，主动电极E21以形成其主面的长边与形成开口 OP的主面的长边平行地延伸的姿势，收纳在开口 OP的内侧。
[0063]天线线圈40以将开口 OP的中心向上下方向延伸的轴为中心呈螺旋状地形成。螺旋位于开口 OP的外侧，当从上方眺望螺旋时所呈现的开口比开口 OP更宽。
[0064]具有这样的尺寸乃至形状的主动电极E21、被动电极E22及天线线圈40，形成在树脂制的透明片RS的一个主面(=上表面)及内部。具体而言，主动电极E21形成在透明片RS的一个主面，被动电极E22及天线线圈40形成在透明片RS的内部。在透明片的厚度方向(=上下方向)上，天线线圈40形成在比被动电极E22更靠下侧。即，被动电极E22设置在比主动电极E21更低的位置，天线线圈40设置在比被动电极E22更低的位置。此外，被动电极E22也可以设置在与主动电极E21相同高度的位置。
[0065]磁性体片MG按照其一个主面(=上表面)与透明片RS的另一个主面(=下表面)抵接的方式，粘贴在透明片RS。磁性体片MG的主面的面积虽比被动电极E22的主面的面积小，但却比开口 OP的面积大。因此，当从下方进行眺望时，天线线圈40被磁性体片MG覆盖。返回至图3及图4，透明片RS及磁性体片MG按照透明片RS的一个主面与筐体RHS的一个主面的背侧抵 接的方式收纳在筐体RHS。
[0066]由以上说明可知，电场耦合用的被动电极E22，在无线通信时通过开关SW22的断开而被断路，并作为与天线线圈40进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使小型也能确保较高的无线通信性能。
[0067]此外，在本实施例中，虽在主动电极E21与初级线圈L3的一端之间设置开关SW21，在被动电极E22与初级线圈L3的另一端之间设置开关SW22，但也可以省略开关SW21而将主动电极E21与初级线圈L3的一端直接连接。另外，也可以省略开关SW22而将被动电极E22与初级线圈L3的另一端直接连接。进而，也可以省略开关SW21及SW22双方。
[0068]参照图6，其他实施例的电力输送系统100，除了受电装置30的构成的一部分与图1所不的受电装置30不同这一点以外，与图1?图5的实施例相同，因此省略与相同构成相关的重复说明。
[0069]根据图6，代替被动电极E22而设置被动电极E22_l及E22_2，开关SW22与被动电极E22_l及E22_2共同连接。参照图7?图9，主动电极E21设置在筐体RHS的一个主面的中央。相对地，被动电极E22_l及E22_2按照在形成筐体RHS的一个主面的长方形的沿着长边的方向来夹着主动电极E21的方式设置在筐体RHS的一个主面。在此，主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2以它们的一个主面粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧的状态，收纳在筐体RHS中。
[0070]天线线圈40，按照以磁性体片MG的主面的中心为轴呈螺旋状的方式形成在磁性体片MG的一个主面(=上表面)。天线线圈40及磁性体片MG，按照磁性体片MG的一个主面的朝向与筐体RHS的一个主面的朝向一致，且从上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_2重复的方式收纳在筐体RHS。由于被动电极E22_2的一个主面粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧，因此天线线圈40配置在比被动电极E22_2低的位置。
[0071]即使在该实施例中，电场耦合用的被动电极E22_l及E22_2也在无线通信时通过开关SW22的断开而被断路。另外，被动电极E22_2在无线通信时作为与天线线圈40进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使小型也能确保较高的无线通信性能。
[0072]另外，在图6?图9的实施例中，将主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2粘贴在筐体RHS的一个主面的背侧，将安装了受电电路32、RF电路42及CPU44的受电模块RMD与形成于磁性体片MG上的天线线圈40收纳在筐体RHS中。
[0073]但是，也可以如图10?图11所示，不但制作形成了主动电极E21、被动电极E22_l?E22_2、天线线圈40及磁性体片MG的树脂制的电极片RS，而且还制作安装了受电电路32、RF电路42及RF-1C43的外置式受电模块单元RMDU，将电极片RS粘贴在筐体RHS的一个主面，并且将受电模块单元RMDU装卸自如地安装在筐体RHS。
[0074]进而，在图6?图9的实施例中，按照从筐体RHS的上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_2重复的方式，将天线线圈40收纳在筐体RHS。但是，也可以按照从筐体RHS的上方眺望时天线线圈40的一部分与被动电极E22_l及E22_2双方重复的方式，将天线线圈40收纳在筐体RHS。另外，也可以进一步使天线线圈40的一部分与主动电极E21重复。这种情况下，天线线圈40以图12所示的形态形成乃至配置。
[0075]另外，在图6?图9的实施例中，使主动电极E21及被动电极E22_l?E22_2设置在筐体RHS的一个主面的背侧。但是，也可以如图13所示，在筐体RHS的一个长侧面的中央设置主动电极E21，在从筐体RHS的另一个主面达一个长侧面及另一个长侧面的位置设置被动电极E22_l，在从筐体RHS的一个主面达一个长侧面及另一个长侧面的位置设置被动电极E22_2。此时，天线线圈40按照卷绕在磁性体MB且卷绕轴与筐体RHS的长侧面正交的方式安装在受电模块RMD。另外，从筐体RHS的一个长侧面的上方眺望时，天线线圈40的一部分与被动电极E22_l及E22_2双方重复(参照图14(A)?图14(B))。
[0076]参照图15，其他实施例的电力输送系统100包含与图1所示的电力输送系统100共同的构成，因此针对共同的构成分配共同的参照编号。此外，在该实施例中，天线线圈40比天线线圈26大。
[0077]电力输送系统100具备:送电装置10，其以电场耦合方式来对10kHz?1MHz的高频电压进行送电；和受电装置30，其以电场耦合方式来对从送电装置10送电出的高频电压进行受电。另外，送电装置10及受电装置30具有对13.56MHz的高频信号进行通信的无线通信功能。
[0078]在送电装置10中，应送电的高频电压也通过送电电路14生成，高频信号在CPU22的控制下通过RF-1C23及RF电路24而被输入输出。另外，在受电装置30中，被受电的高频电压通过受电电路32而被变换成直流电压，高频信号在CPU44的控制下通过RF-1C43及RF电路42而被输入输出。
[0079]送电电路14中设置的控制电路16，将具有10kHz?1MHz的频率的PWM信号提供给驱动电路18。驱动电路18，将由直流电源12供给的直流电压根据由控制电路16提供的PWM信号而变换成高频电压。变换后的高频电压的频率与PWM信号的频率一致，变换后的高频电压的电平依赖于PWM信号的占空比。
[0080]变换后的高频电压，被施加给形成升压变压器20的初级绕组LI。在形成升压变压器20的次级绕组L2中，激励根据变压比而升压至不同电压的高频电压。次级绕组L2的一端经由开关SWll而与电场耦合用的主动电极(小型电极)Ell连接，次级绕组L2的另一端经由开关SW12而与被动电极(大型电极)E12_l及E12_2连接。
[0081]开关SWll及SW12，在除无线通信时之外的时期内通过CPU22而被接通。因此，为了进行送电而通过升压变压器20升压后的高频电压，不但经由开关SWll被施加至主动电极Ell，而且还经由开关SWl2被施加至被动电极El2_1?E12_2。
[0082]在受电装置30中设置电场耦合用的主动电极E21及被动电极E22。主动电极E21及被动电极E22分别连接在与次级绕组L4 一起形成降压变压器34的初级绕组L3的一端及另一端。
[0083]因此，若通过与设于送电装置10的主动电极El I及被动电极E12之间的电场耦合而在主动电极E21及被动电极E22中激励高频电压，则在次级线圈L4中也激励表示与降压变压器34的降压比相应的电平的高频电压。
[0084]整流平滑电路36对次级线圈L4中激励的高频电压实施整流平滑。DC-DC转换器38对由此生成的直流电压的电平进行调整，并将具有调整后的电平的直流电压供给至可移动装置46。
[0085]送电装置10中设置的CPU22，在与受电装置30进行无线通信时，将开关SWll及SW12断开。由此，被动电极E12_2作为与天线线圈26进行磁场耦合的增益天线来发挥功會K。
[0086]RF-1C23为了与受电装置30进行无线通信，而将基带信号提供给RF电路24。RF电路24将被提供的基带信号调制成高频信号，并将被调制后的高频信号通过天线线圈26及被动电极E12_2进行发送。
[0087]被发送的高频信号，经由受电装置30中设置的天线线圈40而被输入至RF电路42。RF电路42将被输入的高频信号解调成基带信号，并将被解调后的基带信号提供给RF-1C43。从RF-1C43输出的基带信号，通过RF电路42而被调制成高频信号，被调制后的高频信号经由天线线圈40而被发送。被发送的高频信号，经由送电装置10的天线线圈26而被输入至RF电路24，并被解调成基带信号。被解调后的基带信号被提供给RF-1C23。
[0088]CPU22与开关SWll及SW12的接通/断开控制相关联地执行依据图16所示的流程图的处理。首先，在步骤S21中将开关SWll接通，在步骤S23中将开关SW 12接通。在步骤S25中，反复判断无线通信是否已开始。若判断结果从否被更新为是，则在步骤S27中将开关SWll断开，在步骤S29中将开关SW12断开。在步骤S31中，反复判断无线通信是否已结束，若判断结果从否更新为是，则返回至步骤S21。
[0089]在此，步骤S21和步骤S23既可以顺序相反，也可以同时进行。步骤S27和步骤S29也是既可以顺序相反，也可以同时进行。
[0090]参照图17及图18，送电装置10具有一个主面及另一个主面分别呈长方形的板状或长方体状的筐体THS。安装了送电电路14、CPU22、RF-1C23及RF电路24的送电模块单元TMDU以装卸自如的方式安装在筐体THS中。此外，筐体THS的一个主面相当于上表面，筐体THS的另一个主面相当于下表面。
[0091]主动电极Ell及被动电极E12_l?E12_2均具有共同的厚度并形成为板状。其中，虽被动电极E12_l的主面的面积及被动电极E12_2的主面的而积彼此相同，但主动电极ElI的主面的面积明显小于被动电极E12_l及E12_2各自的主面的面积。
[0092]主动电极Ell被设置在筐体THS的一个主面的中央。对此，被动电极E12_l及E12_2按照在形成筐体THS的一个主面的长方形的沿着长边的方向上夹着主动电极Ell的方式，设置在筐体THS的一个主面。在筐体THS的厚度方向(=上下方向)上，主动电极Ell及被动电极E12_l?E12_2配置在彼此相同的高度。
[0093]天线线圈26，按照以磁性体片MG的主面的中心为轴呈螺旋状的方式形成在磁性体片MG的一个主面(=上表面)。天线线圈26及磁性体片MG，按照磁性体片MG的一个主面的朝向与筐体THS的一个主面的朝向一致，且从上方眺望时天线线圈26的一部分与被动电极E12_2重复的方式收纳在筐体THS中。另外，天线线圈26配置在比被动电极E12_2低的位置。
[0094]由以上说明可知，电场耦合用的被动电极E12_2，在无线通信时通过开关SW12的断开而被断路，并作为与天线线圈26进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。由此，即使将送电装置10小型化也能确保较高的无线通信性能。
[0095]此外，本实施例中，虽在主动电极Ell与次级线圈L2的一端之间设置开关SW11，在被动电极E12_l及E12_2的各自与次级线圈L2的另一端之间设置开关SW12，但也可以省略开关SWll而将主动电极Ell与次级线圈L2的一端直接连接。另外，也可以省略开关Sff12而将被动电极E12_l及E12_2与次级线圈L2的另一端直接连接。进而，也可以省略开关SWll及SW12双方。
[0096]符号说明
[0097]10…送电装置
[0098]16…控制电路
[0099]20…升压变压器
[0100]24、42 …RF 电路
[0101]26、40…天线线圈
[0102]30…受电装置
[0103]34…降压变压器
[0104]44 …CPU
[0105]100…电力输送系统。
【主权项】
1.一种受电装置，其中，具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与送电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述送电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从所述送电装置受电时作为与所述第I电极协作来与所述送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将基于通过电场耦合而在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压的电力提供给负载。2.根据权利要求1所述的受电装置，其中， 所述供给单元包含: 降压单元，其对在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压进行降压；以及 整流单元，其对由所述降压单元降压后的交流电压进行整流。3.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述受电装置还具备:切断单元，其在无线通信时切断所述第I电极及所述导电体中的至少一方与所述供给单元之间的连接。4.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述第I电极的面积比所述第2电极的面积小。5.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述受电装置还具备:面对所述送电装置的受电面， 相对于所述受电面，所述导电体设置在与所述第I电极相同的距离或者比所述第I电极远的距离，所述供电线圈设置在比所述导电体远的距离。6.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中， 所述导电体配置成包围所述第I电极。7.根据权利要求5所述的受电装置，其中， 所述供电线圈是平面线圈，该供电线圈的线圈开口配置成与所述受电面对置，并且所述受电装置还具备磁性体，该磁性体设置在所述供电线圈的远离所述受电面的一侧的面。8.—种送电装置，其中，具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与受电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述受电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向所述受电装置送电时作为与所述第I电极协作来与所述受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将从交流电压源输出的交流电压提供给所述第I电极及所述导电体。9.一种电力输送系统，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置、以及以所述电场耦合方式来对从所述送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置，其中， 所述受电装置具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与所述送电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述送电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在从所述送电装置受电时作为与所述第I电极协作来与所述送电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将基于通过电场耦合而在所述第I电极及所述导电体中激励的交流电压的电力提供给负载。10.—种电力输送系统，具备:以电场耦合方式来对交流电压进行送电的送电装置、以及以所述电场耦合方式来对从所述送电装置送电的交流电压进行受电的受电装置，其中，所述送电装置具备: 无线通信用的供电线圈； 近距离无线通信单元，其具备无线IC芯片和供电电路，且经由所述供电线圈来进行高频信号的收发； 第I电极，其与所述受电装置进行电场耦合； 导电体，其在与所述受电装置无线通信时作为与所述供电线圈进行磁场耦合的增益天线而发挥功能，在向所述受电装置送电时作为与所述第I电极协作来与所述受电装置进行电场耦合的第2电极而发挥功能；以及 供给单元，其将从交流电压源输出的交流电压提供给所述第I电极及所述导电体。
【专利摘要】本实用新型提供一种受电装置、送电装置及电力输送系统。主动电极(E21)及被动电极(E22)与送电装置(10)中设置的主动电极(E11)及被动电极(E12)进行电场耦合。基于在主动电极(E21)及被动电极(E22)中激励的高频电压的电力，经由降压变压器(34)、整流平滑电路(36)及DC-DC转换器(38)而被提供给可移动装置(46)。CPU(44)在无线通信时将开关(SW21)及(SW22)断开。被动电极(E22)作为与天线线圈(40)进行磁场耦合的增益天线来发挥功能。从RF电路(42)输出的高频信号经由天线线圈(40)及被动电极(E22)而被发送，从送电电路(14)发送的高频信号经由被动电极(E22)及天线线圈(40)而被输入至RF电路(42)中。
【IPC分类】H02J17/00, H01Q7/00
【公开号】CN204696809
【申请号】CN201390000805
【发明人】乡间真治, 椿信人, 加藤登, 末定刚
【申请人】株式会社村田制作所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2013年8月30日
【公告号】US20150256228, WO2014112150A1
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