JP2015076993A - 給電装置、受電装置、および給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】安全に給電を行うことができる給電装置、受電装置、および給電システムを提供する。
【解決手段】給電システム１は、給電装置１０と、受電装置３０とを備える。給電装置は、給電電極１１Ａ，１１Ｂと、給電電極を介して受電装置に給電を行う給電部１２と、給電電極を介して受電装置と通信を行う給電側通信部とを有する。受電装置は、給電電極との間で電界結合される受電電極２１Ａ，２１Ｂと、受電電極を介して給電装置から電力を受け取る受電部２３と、受電電極を介して給電装置と通信を行う受電側通信部とを有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、ワイヤレスで電力を供給する給電装置、受電装置、および給電システムに関する。

近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、ワイヤレス給電（Wireless Power Transfer、Contact Free、非接触給電ともいう）を行う給電システムが注目を集めている。このような給電システムでは、例えば、給電トレー（給電装置）上に携帯電話機（受電装置）を置くことにより、携帯電話機を充電することができる。すなわち、このような給電システムでは、給電装置と受電装置とをケーブルなどで互いに接続することなく給電することができるようになっている。このようなワイヤレス給電を行う方法としては、例えば、電磁誘導方式などの磁界結合方式、電界結合方式、電磁波伝送方式などがある。これらのうち、電界結合方式は、発熱が少なく、電磁界の漏れが少なく、または薄型化が可能などの利点を有する。

このような給電システムでは、一般に、給電を行う際、給電装置の給電面上のどの位置に受電装置を配置するかによって、例えば電力の伝送効率などが異なる。すなわち、給電装置の給電面上には、受電装置の配置位置として望ましい範囲が存在する。例えば、特許文献１には、給電装置および受電装置にそれぞれ磁石を配置し、これらの磁石が互いをひき寄せあうことにより位置合わせを行う、電界結合方式の給電システムが開示されている。この給電システムでは、例えば給電装置に磁気センサを設け、所定の磁束密度を超えているか否かを判断することにより受電装置を認証し、その認証結果に基づいて給電動作を制御するようになっている。

ところで、このような給電システムには、給電装置と受電装置との間で、ワイヤレス給電に加え、ワイヤレス通信をも行うことができるものもある。例えば、特許文献２には、ワイヤレス給電用のコイルとワイヤレス通信用の電極を備えた、ケーブルレスで給電およびデータ転送を同時に行なうことができる通信装置が開示されている。

特開２０１２−２１３３２２号公報 特開２０１３−９２３５号公報

ところで、ワイヤレス給電を行う給電システムでは、安全に給電を行うことができることが望ましく、安全性を高めることが期待されている。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、安全に給電を行うことができる給電装置、受電装置、および給電システムを提供することにある。

本開示の給電装置は、給電電極と、給電部と、給電側通信部とを備えている。給電電極は、受電装置の受電電極との間で電界結合されるものである。給電部は、給電電極を介して受電装置に給電を行うものである。給電側通信部は、給電電極を介して受電装置と通信を行うものである。

本開示の受電装置は、受電電極と、受電部と、受電側通信部とを備えている。受電電極は、受電装置の受電電極との間で電界結合されるものである。受電部は、受電電極を介して給電装置から電力を受け取るものである。受電側通信部は、受電電極を介して給電装置と通信を行うものである。

本開示の給電システムは、給電装置と、受電装置とを備えている。給電装置は、給電電極と、給電電極を介して受電装置に給電を行う給電部と、給電電極を介して受電装置と通信を行う給電側通信部とを有するものである。受電装置は、給電電極との間で電界結合される受電電極と、受電電極を介して給電装置から電力を受け取る受電部と、受電電極を介して給電装置と通信を行う受電側通信部とを有するものである。

本開示の給電装置および給電システムでは、受電装置に対して、給電部により給電が行われるとともに、給電側通信部と受電装置との間で通信が行われる。その際、給電および通信は、給電電極を介して行われる。

本開示の受電装置および給電システムでは、受電部に対して、給電装置により給電が行われるとともに、給電装置と受電側通信部との間で通信が行われる。その際、給電および通信は、受電電極を介して行われる。

本開示の給電装置、受電装置、および給電システムによれば、給電電極および受電電極を介して給電および通信を行うようにしたので、安全に給電を行うことができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。

本開示の実施の形態に係る給電システムの一構成例を表す斜視図である。 図１に示した給電システムの概略断面構造を表す断面図である。 図１に示した給電装置および携帯電話の一構成例を表すブロック図である。 図１に示した給電装置の一動作例を表すフローチャートである。 変形例に係る給電システムの一構成例を表す斜視図である。 図５に示した給電装置および携帯電話の一構成例を表すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、実施の形態に係る給電システムの一構成例を表すものである。給電システム１は、ワイヤレスで電力を供給する給電システムである。なお、本開示の実施の形態に係る給電装置および受電装置は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。

給電システム１は、給電装置１０と、携帯電話２０（この例ではスマートフォン）とを備えている。給電装置１０は、トレー型の装置であり、この給電装置１０の上に携帯電話２０を置くことにより、携帯電話２０に内蔵された受電装置３０（後述）に給電することができるものである。この給電装置１０の上面（携帯電話２０と接する側）には、２つの給電電極１１Ａ，１１Ｂ（後述）が配置されており、携帯電話２０の下面（給電装置１０と接する側）には、２つの受電電極２１Ａ，２１Ｂ（後述）が配置されている。給電装置１０は、これらの電極を用いて、電界結合により、携帯電話２０に対して給電するようになっている。

なお、この例では、受電装置３０を携帯電話２０に内蔵したが、これに限定されるものではなく、例えば、受電装置３０をデジタルカメラ、ビデオカメラ、モバイルバッテリ等の様々な携帯端末装置に内蔵してもよい。

図２は、給電装置１０および携帯電話２０の概略断面図を表すものである。この例は、給電装置１０の上に携帯電話２０を置き、給電動作を行う状態を示している。

給電装置１０は、２つの給電電極１１Ａ，１１Ｂを有している。給電電極１１Ａ，１１Ｂは、携帯電話２０と接する面（給電面Ｓ１）に配置されている。これらの給電電極１１Ａ，１１Ｂは、絶縁体８によりそれぞれ覆われている。これにより、給電電極１１Ａ，１１Ｂは、携帯電話２０の受電電極２１Ａ，２１Ｂとの間で、それぞれ、この絶縁体８などを介して電界結合するようになっている。

携帯電話２０は、２つの受電電極２１Ａ，２１Ｂを有している。受電電極２１Ａ，２１Ｂは、給電装置１０と接する面（受電面Ｓ２）に配置されている。受電電極２１Ａは、給電装置１０の給電電極１１Ａに対応した位置に配置され、受電電極２１Ｂは、給電装置１０の給電電極１１Ｂに対応した位置に配置されている。これらの受電電極２１Ａ，２１Ｂは、絶縁体９によりそれぞれ覆われている。これにより、受電電極２１Ａ，２１Ｂは、給電装置１０の給電電極１１Ａ，１１Ｂとの間で、それぞれ、この絶縁体９などを介して電界結合するようになっている。

この例では、図１，２に示したように、受電電極２１Ａの面積は、給電電極１１Ａの面積よりも小さく、同様に、受電電極２１Ｂの面積は、給電電極１１Ｂの面積よりも小さい。これにより、ユーザが携帯電話２０を給電装置１０上に置く際、受電電極２１Ａ，２１Ｂが給電電極１１Ａ，１１Ｂの中心からそれぞれややずれて配置されても、受電電極２１Ａと給電電極１１Ａとが広い面積で対向しやすくすることができるとともに、受電電極２１Ｂと給電電極１１Ｂとが広い面積で対向しやすくすることができる。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、受電電極２１Ａの面積を給電電極１１Ａの面積よりも大きくするとともに、受電電極２１Ｂの面積を給電電極１１Ｂの面積よりも大きくしてもよい。また、例えば、受電電極２１Ａの面積を給電電極１１Ａの面積と同程度にするとともに、受電電極２１Ｂの面積を給電電極１１Ｂの面積と同程度にしてもよい。

図３は、給電システム１の一構成例を表すものである。この例は、給電装置１０が携帯電話２０に対して給電を行う状態を示している。すなわち、図２に示したように、携帯電話２０を給電装置１０の給電面Ｓ１上に配置することにより、給電電極１１Ａが受電電極２１Ａと電界結合し、給電電極１１Ｂが受電電極２１Ｂと電界結合している。この図では、給電電極１１Ａおよび受電電極２１ＡをキャパシタＣＡとして示し、給電電極１１Ｂおよび受電電極２１ＢをキャパシタＣＢとして示している。

給電装置１０は、給電部１２と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１３と、リーダライタ１６と、ＨＰＦ（High Pass Filter）１７と、給電制御部１８とを有している。携帯電話２０は、受電装置３０と、バッテリ２４と、電子回路２５とを有している。受電装置３０は、ＬＰＦ２２と、受電部２３と、バッテリ２４と、電子機器２５と、ＨＰＦ２６と、タグＩＣ２７とを有している。

給電部１２は、給電制御部１８からの指示に基づいて交流の電力信号Ｓｐを生成し、その電力信号ＳｐをＬＰＦ１３に供給するものである。電力信号Ｓｐは、例えば、１００ｋＨｚ程度の周波数を有する信号である。このような周波数の信号を生成することにより、給電する際の電力伝送効率を高くすることができるようになっている。また、電力信号Ｓｐの振幅は、後述するように、給電装置１０と受電装置３０（携帯電話２０）との間の給電可能な距離と、給電装置１０と受電装置３０（携帯電話２０）との間の通信可能な距離とがほぼ同じになるように設定されている。

ＬＰＦ１３は、低域通過フィルタであり、給電部１２と、給電電極１１Ａ，１１Ｂとの間に挿設されている。このＬＰＦ１３のカットオフ周波数は、後述するように、給電部１２が受電装置３０の受電部２３に給電する際に、電力信号Ｓｐが通過するように設定されるとともに、後述するように、リーダライタ１６とタグＩＣ２７との間で通信を行う際に、通信信号が通過しないように設定されている。

リーダライタ１６は、給電制御部１８からの指示に基づいて、受電装置３０との間で通信を行うものである。具体的には、リーダライタ１６は、受電装置３０のタグＩＣ２７に対してデータを送信し、あるいはタグＩＣ２７からデータ（後述する識別データＩＤなど）を受信するようになっている。リーダライタ１６としては、例えば、国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２により規格化された近距離無線通信に用いられるリーダライタを用いることができる。この規格は、例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）などに使用されているものである。リーダライタ１６は、タグＩＣ２７との間で、１３．５６ＭＨｚの搬送波を用いて通信を行うことができるようになっている。

このリーダライタ１６とタグＩＣ２７との間の通信において、リーダライタ１６がタグＩＣ２７にデータを送信する場合には、リーダライタ１６は、送信データをタグＩＣ２７に対して送信する。一方、リーダライタ１６がタグＩＣ２７からデータを受信する場合には、いわゆる負荷変調により、通信を行う。具体的には、まず、リーダライタ１６は、所定の交番信号をタグＩＣ２７に対して送信する。そして、タグＩＣ２７は、その交番信号を受信する際、タグＩＣ２７が送信する送信データに応じて負荷を変調させる。これにより、リーダライタ１６が生成した交番信号の振幅や位相が変化する。リーダライタ１６は、この交番信号の振幅や位相の変化を検出することにより、タグＩＣ２７における負荷の変調を検出することができる。このようにして、リーダライタ１６は、タグＩＣ２７からの送信データを受信するようになっている。

なお、この例では、国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２により規格化された近距離無線通信に用いられるリーダライタを用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、通信に使用する周波数帯が、電力信号Ｓｐの周波数と重ならないような、様々なリーダライタを使用可能である。

ＨＰＦ１７は、高域通過フィルタであり、リーダライタ１６と、給電電極１１Ａ，１１Ｂとの間に挿設されている。このＨＰＦ１７のカットオフ周波数は、リーダライタ１６とタグＩＣ２７との間で通信を行う際に、通信信号が通過するように設定されるとともに、給電部１２が受電部２３に給電する際に、電力信号Ｓｐが通過しないように設定されている。なお、これに限定されるものではなく、ＨＰＦ１７に代えてバンドパスフィルタを用いてもよい。

給電制御部１８は、リーダライタ１６に対して通信動作を指示するとともに、リーダライタ１６がタグＩＣ２７から受信したデータに基づいて給電部１２の動作を制御するものである。

ＬＰＦ２２は、低域通過フィルタであり、受電電極２１Ａ，２１Ｂと、受電部２３との間に挿設されている。このＬＰＦ２２のカットオフ周波数は、給電部１２が受電部２３に給電する際に、電力信号Ｓｐが通過するように設定されるとともに、リーダライタ１６とタグＩＣ２７との間で通信を行う際に、その通信信号が通過しないように設定されている。

受電部２３は、給電装置１０の給電部１２から、ＬＰＦ１３、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＬＰＦ２２を介して供給された交流の電力信号Ｓｐを受電し、この電力信号Ｓｐに基づいて、バッテリ２４を充電するための直流信号を生成するものである。受電部２３は、例えば、交流の電力信号Ｓｐを整流する整流回路や、整流回路の出力信号を平滑化するフィルタ回路や、フィルタ回路の出力電圧に基づいて、バッテリ２４を充電するための安定した所望の電圧の直流信号を生成するレギュレータなどを含んで構成されるものである。

バッテリ２４は、受電部２３から供給された直流信号に基づいて、電力を蓄えるものであり、例えば、リチウムイオン電池などの充電池（２次電池）を用いて構成されるものである。

電子回路２５は、携帯電話２０の機能を実現するための動作を行うものである。電子回路２５は、集積回路や個別部品などで構成される電子回路の他、液晶表示部などの表示装置、タッチパネルなどのユーザインタフェース、マイク、スピーカなど、各種デバイスを含んで構成されるものである。

ＨＰＦ２６は、高域通過フィルタであり、受電電極２１Ａ，２１Ｂと、タグＩＣ２７との間に挿設されている。このＨＰＦ２６のカットオフ周波数は、リーダライタ１６とタグＩＣ２７との間で通信を行う際に、通信信号が通過するように設定されるとともに、給電部１２が受電部２３に給電する際に、電力信号Ｓｐが通過しないように設定されている。なお、これに限定されるものではなく、ＨＰＦ２６に代えてバンドパスフィルタを用いてもよい。

タグＩＣ２７は、識別データＩＤが記録されたものである。また、このタグＩＣ２７は、給電装置１０のリーダライタ１６との間で、ＨＰＦ１７、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＨＰＦ２６を介して、通信を行う機能をも有しており、この識別データＩＤをリーダライタ１６に送信することができるようになっている。このタグＩＣ２７の通信機能は、例えば、国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２により規格化された近距離無線通信に用いられる通信機能を適用することができる。タグＩＣ２７が、リーダライタ１６に対してデータを送信する場合には、上述したように、いわゆる負荷変調により、通信を行うようになっている。

この構成により、給電システム１では、給電部１２は、受電部２３に対して、ＬＰＦ１３、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＬＰＦ２２を介して電力信号Ｓｐを供給することにより給電を行い、リーダライタ１６およびタグＩＣ２７は、ＨＰＦ１７、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＨＰＦ２６を介して通信を行う。

リーダライタ１６およびタグＩＣ２７が通信を行う際に、給電部１２が受電部２３に対して給電を行っている場合には、給電装置１０と受電装置３０との間で伝送される信号は、電力信号Ｓｐに通信信号が重畳されたもの（重畳信号）となる。この場合、給電動作においては、受電装置３０のＬＰＦ２２が、この重畳信号から電力信号Ｓｐを抽出し、その電力信号Ｓｐを受電部２３に供給する。また、通信動作においては、リーダライタ１６からタグＩＣ２７への通信では、受電装置３０のＨＰＦ２６がこの重畳信号から通信信号を抽出し、その抽出した通信信号をタグＩＣ２７に供給し、タグＩＣ２７からリーダライタ１６への通信では、給電装置１０のＨＰＦ１７がこの重畳信号から通信信号を抽出し、その抽出した通信信号をリーダライタ１６に供給するようになっている。

ここで、給電部１２および給電制御部１８は、本開示における「給電部」の一具体例に対応する。リーダライタ１６は、本開示における「給電側通信部」の一具体例に対応する。タブＩＣ２７は、本開示における「受電側通信部」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の給電システム１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１〜３を参照して、給電システム１の全体動作概要を説明する。給電動作において、給電部１２は、給電制御部１８からの指示に基づいて交流の電力信号Ｓｐを生成して、その電力信号Ｓｐを、ＬＰＦ１３、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＬＰＦ２２を介して、受電部２３に供給する。ＬＰＦ１３は、電力信号Ｓｐを通過させるとともに、通信信号を遮断する。ＬＰＦ２２は、電力信号Ｓｐを通過させるとともに、通信信号を遮断する。受電部２３は、電力信号Ｓｐに基づいて、バッテリ２４を充電するための直流信号を生成する。バッテリ２４は、受電部２３から供給された直流信号に基づいて、電力を蓄える。電子回路２５は、携帯電話２０の機能を実現するための動作を行う。

通信動作において、リーダライタ１６は、給電制御部１８からの指示に基づいて、ＨＰＦ１７、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＨＰＦ２６を介して、タグＩＣ２７との間で通信を行う。ＨＰＦ１７は、通信信号を通過させるとともに、電力信号Ｓｐを遮断する。ＨＰＦ２６は、通信信号を通過させるとともに、電力信号Ｓｐを遮断する。タグＩＣ２７は、リーダライタ１６との間で通信を行う。

（詳細動作）
図４は、給電装置１０の一動作例を表すフローチャートである。給電装置１０は、受電装置３０（携帯電話２０）に対してポーリングを行い、受電装置３０からの応答に応じて、給電動作を制御する。以下に、その詳細を説明する。

まず、給電装置１０は、受電装置３０に対して通信を行い、識別データＩＤの送信を要求する（ステップＳ１）。具体的には、給電装置１０のリーダライタ１６は、給電制御部１８からの指示に従い、受電装置３０のタグＩＣ２７に対して、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＬＰＦ２２を介して通信を行い、識別データＩＤの送信を要求する。

受電装置３０は、携帯電話２０が給電装置１０上に配置されている場合には、給電装置１０との間で通信を行うことができるため、この要求を受信する。そして、受電装置３０のタグＩＣ２７は、給電装置１０に対して識別データＩＤを送信する。また、受電装置３０は、携帯電話２０が給電装置１０上に配置されていない場合には、給電装置１０との間で通信を行うことができないため、給電装置１０に対して応答しない。

次に、給電装置１０は、受電装置３０から識別データＩＤを取得したか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、給電装置１０の給電制御部１８は、リーダライタ１６が、受電装置３０のタグＩＣ２７から、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂ、ＬＰＦ２２を介して識別データＩＤを取得し、認証したか否かを判断する。

ステップＳ２において、給電装置１０が識別データＩＤを取得し認証した場合には、給電装置１０は、受電装置３０に給電動作を開始する（ステップＳ３）。具体的には、給電装置１０の給電部１２が、給電制御部１８からの指示に従って電力信号Ｓｐを生成し、この電力信号Ｓｐを、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して受電部２３に供給する。

また、ステップＳ２において、給電装置１０が識別データＩＤを取得していない場合には、給電装置１０は、受電装置３０への給電動作を停止する（ステップＳ４）。すなわち、識別データＩＤを取得していない場合には、給電制御部１８は、携帯電話２０が給電装置１０上に配置されていないか、給電装置１０上に配置された携帯電話が、この給電システム１の仕様と異なる仕様の受電装置を内蔵していると判断し、給電動作を停止する。

次に、給電制御部１８は、所定時間待ち（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。この所定時間としては、例えば１秒程度とすることができる。

このように、給電システム１では、給電装置１０は受電装置３０に対して所定期間ごとに識別データＩＤの送信を要求し、受電装置３０から応答がある場合には、給電動作を開始し、または給電動作を継続し、応答がない場合には給電動作を停止する。

給電システム１では、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して、給電と通信の両方を行うようにしたので、効率的かつ安全に給電動作を行うことができる。すなわち、例えば、特許文献１に開示された給電システムのように、給電装置および受電装置にそれぞれ磁石を設けるとともに、給電装置にさらに磁気センサを設け、磁気センサにおける検出結果に基づいて給電動作を制御する場合には、効率的かつ安全に、給電動作を行うことができないおそれがある。具体的には、例えば、給電電極と受電電極との間に金属などの異物がある場合でも、磁気センサの検出値が正常であれば、給電動作を開始してしまうおそれがある。このような状態で給電を開始してしまった場合には、電力伝送効率が低下するだけでなく、発熱が生じ、火災が発生するおそれがある。一方、給電システム１では、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して、通信を行い、その通信の結果に基づいて、これらの電極を介して給電動作を行うようにした。すなわち、給電システム１では、同じ給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して、給電と通信の両方を行うようにした。これにより、例えば、給電電極１１Ａ，１１Ｂと受電電極２１Ａ，２１Ｂとの間に金属などの異物がある場合には、通信ができないため、給電装置１０は給電動作を開始しない。すなわち、このような場合には、給電装置１０は、通信をする条件が整っていないため、給電をする条件も整っていないと判断し、給電動作を開始しない。よって、給電システム１では、無駄な給電を行わないため効率的に給電動作を行うことができるとともに、発熱が生じるおそれを低減することができるため、安全に給電動作を行うことができる。

また、給電システム１では、ワイヤレス給電を行う方法として、電界結合方式を採用したので、効率的かつ安全に給電動作を行うことができる。すなわち、電界結合方式は、他の磁界結合方式などと比較して、電力伝送距離が短く、給電装置と受電装置との間の距離が、例えば数センチメートル程度以上になると、伝送効率が急峻に低下する。よって、給電システム１では、電力伝送距離が短いため、給電装置１０と受電装置３０との間の通信可能な距離と、給電装置１０と受電装置３０との間の給電可能な距離とが一致しやすい。言い換えれば、給電システム１では、電力伝送距離が短いため、通信可能であることをもって、給電可能であることを担保しやすい。さらに、給電システム１では、電力信号Ｓｐの振幅を、給電装置１０と受電装置３０との間の給電可能な距離と、給電装置１０と受電装置３０との間の通信可能な距離とがほぼ同じになるように設定している。よって、給電システム１では、識別データＩＤに基づいて認証した結果に基づいて、給電動作の制御を行うことができるため、効率的かつ安全に給電動作を行うことができる。

また、給電システム１では、電界結合方式によりワイヤレス給電を行うようにするとともに、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して、給電と通信の両方を行うようにしたので、受電装置３０（携帯電話２０）が給電装置１０の給電面Ｓ１上の適切な位置に配置された場合において、認証を行い、給電動作を開始することができるため、効率的かつ安全に給電動作を行うことができる。

また、給電システム１では、受電装置３０が給電装置１０にデータを送信する際、いわゆる負荷変調により通信を行うようにしたので、より確実な給電動作を実現することができる。すなわち、例えば、負荷変調を行わず、受電装置が、バッテリ２４から電力供給を受けて給電装置１０に対してデータを送信するようにした場合には、バッテリ２４の充電量が不十分な場合には、受電装置は給電装置１０に対してデータを送信することができないおそれがある。この場合には、受電装置は、図４のステップＳ１，Ｓ２において、給電装置１０からの要求に対して応答することができず、給電装置１０は、受電装置に給電できないおそれがある。一方、給電システム１では、いわゆる負荷変調により通信を行うようにしたので、受電装置３０は、携帯電話２０のバッテリ２４の充電量にかかわらず通信を行うことができるので、より確実な給電動作を実現することができる。

また、給電システム１では、通信信号の周波数帯が、電力信号Ｓｐの周波数と重ならないようにしたので、効率的に給電動作を行うことができる。すなわち、電力信号Ｓｐの周波数は、給電部１２から受電部２３への電力伝送効率の観点から、例えば１００ｋＨｚ程度の周波数にすることが望ましい。一方、通信信号の周波数帯は、データレートの観点から、ある程度高い周波数であることが望ましい。よって、通信信号の周波数帯が、電力信号Ｓｐの周波数と重ならないように設定し、電力信号Ｓｐに通信信号を重畳させ、給電動作と通信動作とを同時に行うことができる。これにより、給電システム１では、給電動作と通信動作とを時間分割により行う場合に比べて、効率的に給電動作を行うことができる。

また、給電システム１では、給電装置１０にＬＰＦ１３およびＨＰＦ１７を設け、受電装置３０にＬＰＦ２２およびＨＰＦ２６を設けるようにしたので、周波数の違いを利用して電力信号と通信信号とを分離することができるため、誤動作や回路の故障などを防止することができる。

また、給電システム１では、給電電極１１Ａ，１１Ｂおよび受電電極２１Ａ，２１Ｂを介して、給電と通信の両方を行うようにしたので、特許文献１に開示された給電システムのように、磁石や磁気センサなどを設ける必要がないため、構成をシンプルにすることができる。

また、給電システム１では、給電装置１０は、タグＩＣ２７の識別データＩＤに基づいて受電装置３０を認証し、給電動作の開始または停止を制御するようにしたので、給電システム１の仕様と異なる仕様の受電装置に対しては給電動作を行うことがないので、給電システム１の仕様に適応した受電装置に対して、安全に給電動作を行うことができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、給電電極および受電電極を介して、給電と通信の両方を行うようにしたので、効率的かつ安全に給電動作を行うことができるとともに、構成をシンプルにすることができる。

また、本実施の形態では、電界結合方式によりワイヤレス給電を行うようにしたので、効率的かつ安全に給電動作を行うことができる。

また、本実施の形態では、受電装置が給電装置にデータを送信する際、いわゆる負荷変調により通信を行うようにしたので、より確実な給電動作を実現することができる。

また、本実施の形態では、通信信号の周波数帯が、電力信号の周波数と重ならないようにしたので、効率的に給電動作を行うことができる。

また、本実施の形態では、給電装置や受電装置にＬＰＦおよびＨＰＦを設けるようにしたので、誤動作や回路の故障などを防止することができる。

また、本実施の形態では、給電装置は、タグＩＣの識別データに基づいて給電動作の開始または停止を制御するようにしたので、給電システムの仕様に適応した受電装置に対して、安全に給電動作を行うことができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、給電装置１０の給電制御部１８は、タグＩＣ２７から供給された識別データＩＤに基づいて給電動作を制御したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、タグＩＣ２７がさらにバッテリ２４における充電量をリーダライタ１６に送信し、給電制御部１８が、識別データＩＤに加えてこの充電量にも基づいて給電動作を制御するようにしてもよい。これにより、例えば、バッテリ２４の充電量が不十分な場合にのみ、給電部１０が給電動作を行うようにすることができ、無駄な給電を行わずに効率的な給電動作を行うことができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、給電動作を行っている期間において、同時に通信動作をも行うことができるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、給電動作と通信動作とを時分割的に行うようにしてもよい。これにより、例えば、給電動作においてノイズが生じる場合には、そのノイズが通信動作に影響をおよぼすおそれを低減することができ、また、通信動作においてノイズが生ずる場合には、そのノイズが給電動作に影響をおよぼすおそれを低減することができる。

［変形例３］
上記実施の形態では、リーダライタ１６およびタグＩＣ２７は、給電動作に関係するデータのみをやりとりしたが、これに限定されるものではなく、例えば、給電動作に関係しないデータをもやりとりしてもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。

図５は、本変形例に係る給電システム２の一構成例を表すものである。給電システム２は、携帯電話４０と、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイント９０とを備えている。図６は、携帯電話４０の一構成例を表すものである。

携帯電話４０は、通信部４１を有する電子回路４５と、タグＩＣ４７を有する受電装置５０とを有している。通信部４１は、アクセスポイント９０との間で通信を行うものである。タグＩＣ４７は、上記実施の形態におけるタグＩＣ２７と同様に、リーダライタ１６と通信を行うものである。その際、リーダライタ１６は、給電動作に関係するデータの他、アクセスポイント９０と通信部４１とが通信を行うための、アクセスポイント名、ＩＤ、パスワードなどの設定情報をタグＩＣ４７に対して送信する。そして、タグＩＣ４７は、これらの設定情報を通信部４１に供給する。これにより、通信部４１は、アクセスポイント９０との間で通信を行うことができる。

このような給電システム２は、例えば、コンビニエンスストアなどの商用施設に配置することができる。ユーザは、例えば、この給電システム２を利用して、ユーザの携帯電話４０（この例ではスマートフォン）を充電し、充電が完了するまでの間、例えばショッピングを行う。その充電が完了するまでの時間を利用して、携帯電話４０は、例えば動画コンテンツなどのデータ量の多いデータを、アクセスポイント９０から取得することができる。

なお、この例では、無線ＬＡＮを用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばBluetooth（登録商標）などを用いてもよい。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、受電装置３０等を携帯電話に内蔵したが、これに限定されるものではなく、例えば、受電装置３０等をデジタルカメラ、ビデオカメラ、モバイルバッテリ等の様々な携帯端末装置に内蔵してもよい。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成とすることができる。

（１）受電装置の受電電極との間で電界結合される給電電極と、
前記給電電極を介して前記受電装置に給電を行う給電部と、
前記給電電極を介して前記受電装置と通信を行う給電側通信部と
を備えた給電装置。

（２）前記給電側通信部は、前記受電装置に対して第１の信号を供給するとともに、その第１の信号の前記受電装置による変調分を、第２の信号として受信する
前記（１）に記載の給電装置。

（３）前記給電部は、前記第２の信号に基づいて給電の開始または停止を行う
前記（２）に記載の給電装置。

（４）前記第２の信号は、前記受電装置を識別するための識別データであり、
前記給電部は、前記識別データを用いて前記受電装置を認証する
前記（２）または（３）に記載の給電装置。

（５）前記給電側通信部は、定期的に前記第１の信号を前記受電装置に対して供給する
前記（２）から（４）のいずれかに記載の給電装置。

（６）前記給電部は、前記給電側通信部が通信を行う周波数帯外の周波数を有する交流電力信号を前記受電装置に供給することにより給電を行う
前記（２）から（５）のいずれかに記載の給電装置。

（７）前記給電部と前記給電電極との間に挿入されたローパスフィルタと、
前記給電側通信部と前記給電電極との間に挿入されたハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタと
をさらに備えた
前記（２）から（６）のいずれかに記載の給電装置。

（８）給電装置の給電電極との間で電界結合される受電電極と、
前記受電電極を介して前記給電装置から電力を受け取る受電部と、
前記受電電極を介して前記給電装置と通信を行う受電側通信部と
を備えた受電装置。

（９）前記受電側通信部は、前記給電装置から供給された第１の信号に対して変調を行う
前記（８）に記載の受電装置。

（１０）給電装置と、
受電装置と
を備え、
前記給電装置は、
給電電極と、
前記給電電極を介して前記受電装置に給電を行う給電部と、
前記給電電極を介して前記受電装置と通信を行う給電側通信部と
を有し、
前記受電装置は、
前記給電電極との間で電界結合される受電電極と、
前記受電電極を介して前記給電装置から電力を受け取る受電部と、
前記受電電極を介して前記給電装置と通信を行う受電側通信部と
を有する
給電システム。

（１１）通信装置をさらに備え、
前記受電装置は、前記通信装置と通信を行う通信部を有し、
前記受電側通信部は、前記給電側通信部から、前記通信部が前記通信装置と通信を行うための設定データを受け取り、
前記通信部は、前記設定データに基づいて、前記通信装置と通信を行う
前記（１０）に記載の給電システム。

１，２…給電システム、８，９…絶縁体、１０…給電装置、１１Ａ，１１Ｂ…給電電極、１２…給電部、１３…ＬＰＦ、１６…リーダライタ、１７…ＨＰＦ、１８…給電制御部、２０，４０…携帯電話、２１Ａ，２１Ｂ…受電電極、２２…ＬＰＦ、２３…受電部、２４…バッテリ、２５，４５…電子回路、２６…ＨＰＦ、２７，４７…タグＩＣ、３０，５０…受電装置、４１…通信部、９０…アクセスポイント、ＣＡ，ＣＢ…キャパシタ、ＩＤ…識別データ、Ｓ１…給電面、Ｓ２…受電面。

Claims (11)

1. 受電装置の受電電極との間で電界結合される給電電極と、
   前記給電電極を介して前記受電装置に給電を行う給電部と、
   前記給電電極を介して前記受電装置と通信を行う給電側通信部と
   を備えた給電装置。
2. 前記給電側通信部は、前記受電装置に対して第１の信号を供給するとともに、その第１の信号の前記受電装置による変調分を、第２の信号として受信する
   請求項１に記載の給電装置。
3. 前記給電部は、前記第２の信号に基づいて給電の開始または停止を行う
   請求項２に記載の給電装置。
4. 前記第２の信号は、前記受電装置を識別するための識別データであり、
   前記給電部は、前記識別データを用いて前記受電装置を認証する
   請求項２に記載の給電装置。
5. 前記給電側通信部は、定期的に前記第１の信号を前記受電装置に対して供給する
   請求項２に記載の給電装置。
6. 前記給電部は、前記給電側通信部が通信を行う周波数帯外の周波数を有する交流電力信号を前記受電装置に供給することにより給電を行う
   請求項２に記載の給電装置。
7. 前記給電部と前記給電電極との間に挿入されたローパスフィルタと、
   前記給電側通信部と前記給電電極との間に挿入されたハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタと
   をさらに備えた
   請求項２に記載の給電装置。
8. 給電装置の給電電極との間で電界結合される受電電極と、
   前記受電電極を介して前記給電装置から電力を受け取る受電部と、
   前記受電電極を介して前記給電装置と通信を行う受電側通信部と
   を備えた受電装置。
9. 前記受電側通信部は、前記給電装置から供給された第１の信号に対して変調を行う
   請求項８に記載の受電装置。
10. 給電装置と、
    受電装置と
    を備え、
    前記給電装置は、
    給電電極と、
    前記給電電極を介して前記受電装置に給電を行う給電部と、
    前記給電電極を介して前記受電装置と通信を行う給電側通信部と
    を有し、
    前記受電装置は、
    前記給電電極との間で電界結合される受電電極と、
    前記受電電極を介して前記給電装置から電力を受け取る受電部と、
    前記受電電極を介して前記給電装置と通信を行う受電側通信部と
    を有する
    給電システム。
11. 通信装置をさらに備え、
    前記受電装置は、前記通信装置と通信を行う通信部を有し、
    前記受電側通信部は、前記給電側通信部から、前記通信部が前記通信装置と通信を行うための設定データを受け取り、
    前記通信部は、前記設定データに基づいて、前記通信装置と通信を行う
    請求項１０に記載の給電システム。
    

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