非接触充电装置以及使用该非接触充电装置的非接触供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非接触充电装置，例如涉及能够应用于对搭载有非接触IC卡和电池的便携式设备提供数据通信和电源的非接触充电装置以及具有便携式设备和非接触充电装置的非接触供电系统的技术。
【背景技术】
[0002]作为非接触供电系统，例如已知一种专利文献I的图1所记载那样的系统。首先，在研宄该专利文献I所记载的系统时，本申请发明人根据专利文献I的图1制作出了研宄用的图。制作出的研宄用的图为图7。以下，使用该图7说明非接触供电系统。
[0003]图7示出的非接触供电系统包括设置于铁路车站、商店等电力提供者侧的送电装置701以及利用者所持的便携式电子装置702。以非接触的方式利用送电装置701对设置于便携式电子装置702的快速大容量蓄电模块720进行充电。因此，送电装置701还被视为非接触充电装置。
[0004]送电装置701包括NFC (Near Field Communicat1n:近场通信)阅读器等非接触型处理模块713、非接触型送电模块712以及送电控制模块711。便携式电子装置(以下还称为便携式终端装置或者便携式终端)702包括用于NFC等非接触型处理动作的非接触型处理模块723、用于充电的非接触型送电模块722、进行充电的判断和控制的送电控制模块721以及能够快速充电的大容量蓄电模块720。
[0005]拥有便携式终端702的利用者使便携式终端702接近设置于车站、商店等的送电装置701，由此进行电子支付等。通过使便携式终端702接近送电装置701，在搭载于送电装置701的非接触型处理模块713与搭载于便携式终端702的非接触型处理模块723之间进行数据传输(认证和读写等)，从而实施电子支付等。另一方面，通过使便携式终端702接近送电装置701，从搭载于送电装置701的非接触型送电模块712以非接触的方式对便携式终端侧的非接触型送电模块722输送电力。非接触型送电模块722对接收到的电力进行整流并对快速大容量蓄电模块720进行充电。该图的送电控制模块711、721对在这些模块之间以非接触的方式进行的送电进行控制，并且进行用于对快速大容量蓄电模块720进行充电的充电控制。
[0006]在图7的系统中，在非接触型处理模块713、723之间进行数据传输(通信)期间，对便携式终端702的电源(快速大容量蓄电模块720)进行充电，因此能够减少便携式终端702的充电时间。特别是，如果在非接触型处理模块713、723之间频繁地进行通信，则即使不对便携式终端702进行充电也能够继续使用终端。
[0007]在送电装置701与便携式终端702之间的距离为几cm以下的较近距离内实施图7示出的基于非接触的通信、用于充电的送电。这种近距离内的传输通常为基于电磁感应方式、磁共振方式等磁性耦合(电磁耦合)进行的传输。这是由于，例如在考虑基于电波的传输的情况下，在基于电波的传输中，传输能量恶化与距离r成反比，与此相对，基于电磁耦合的传输能量恶化与传输距离r的平方成反比。因此，例如在传输距离小于Im的情况下，l/(r2)的项大于Ι/r，因此传输距离越近则基于电磁耦合的传输越有利。
[0008]使用于基于非接触的通信、用于充电的送电中的频率使用10kHz至十几MHz左右的频率。作为用于这些输送和接收中的天线，为了加强磁性耦合，提高传输效率，通常使用几圈至几十圈左右的线圈状的天线，作为在图7示出的便携式终端中使用的非接触通信、基于非接触的送电那样的天线，使用能够内置于终端壳体的直径4cm左右的小型线圈状的天线(例如参照非专利文献I)。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2006-353042号公报
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献1:日経工U夕卜口二夕只2007年3月26日号98頁、日経BP社(日经电子2007年3月26日98页，日经BP社)
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]在图7示出的非接触供电系统中，在送电装置701和便携式终端702中分别搭载天线。在该情况下，关于搭载于作为受电侧的便携式终端701的天线，为了使便携式终端小型化，要求天线的小型化。与此相对，在作为送电侧的送电装置701中，在与作为受电装置的便携式终端702进行非接触通信、非接触充电时若充电区域、无线通信区域更大则能够更自由地放置受电装置，因此搭载于作为送电侧的送电装置701上的天线期望更大。但是，当使送电装置701的天线变大时，在无线通信中通信灵敏度恶化而无法充分确保通信或者无法进行通信。另外，在基于非接触的充电中，送电装置701的天线与便携式终端702的天线之间的传输损失增加而充电效率降低。
[0016]另外，在非接触供电系统中，当无线通信区域与充电区域并不大致一致时，根据放置受电装置(便携式终端702)的位置，还有时发生能够进行无线通信但无法进行充电的情况或其相反的情况。因此，期望使无线通信区域与充电区域一致。但是，如果为了使送电装置701中的无线通信区域与充电区域一致，而想要将送电装置701中的无线通信天线与非接触供电天线接近地配置，则天线之间相互干涉而有可能招致通信灵敏度的恶化、充电效率的恶化。特别是，在为了对便携式终端进行充电而输送大电力时，若无法充分确保天线之间的隔离(isolat1n)，则有可能导致电力泄漏至无线通信用的电路而损坏无线通信用电路。
[0017]另外，在用于数据传输的无线通信中，与输送电力的情况相比，在无线通信标准、法令方面，输送电力受到制约。因此，当增大搭载于送电装置701的无线通信用天线时，相对于天线面积的磁通量密度下降，与搭载于便携式终端702的无线通信用天线之间的耦合度变小而接收灵敏度下降。因此，在送电装置701中，与送电天线相比增大无线通信用天线的情况受到制约，结果是，难以扩大无线通信区域。
[0018]根据本说明书的记述和附图可以明确其他课题和新特征。
[0019]用于解决课题的手段
[0020]根据一个实施方式，作为用于送电的天线，设置共振线圈和供电线圈。共振线圈在其线圈的两端连接电容，基于该线圈所具有的电感和电容的谐振频率与用于送电的频率相等。供电线圈与共振线圈进行磁性耦合，送电电力通过磁性耦合从供电线圈被传递至共振线圈，所传递的电力通过磁共振方式从共振线圈提供给便携式装置侧天线的线圈。在该情况下，作为磁共振方式的特征，能够抑制由供电线圈侧的信号源阻抗的影响而产生的共振线圈的损失增加，因此能够从共振线圈产生更强的磁场。因此，在采用磁共振方式的实施方式中，与电磁感应方式相比线圈之间(送电侧的线圈与便携式装置侧的线圈之间)的传输距离能够更长，并且通过增大送电侧线圈面积，能够确保大充电区域。
[0021]根据一个实施方式，送电用天线的线圈以具有共振线圈和供电线圈的磁共振方式形成，无线通信用天线的线圈以由几圈线圈构成的电磁感应方式形成。形成送电用天线的线圈的共振线圈配置成接近无线通信用天线的线圈的内侧。或者，无线通信用天线的线圈配置成接近送电用的天线线圈的共振线圈的内侧。由此，不仅能够在送电时将共振线圈用于送电用，还能够在无线通信时将共振线圈用作天线用的线圈。另一方面，在无线通信用天线的线圈的端子之间设置抑制电路，在送电时抑制电路处于接通状态，由此能够防止输送电力的一部分泄漏至无线通信用的电路，从而能够防止无线通信用的电路被破坏。
[0022]并且，根据一个实施方式，在供电线圈的端子之间附加调整电路，使得能够谋求无线通信的通信灵敏度的提高。由此，在无线通信时，通过该调整电路调整供电线圈的端子之间的阻抗，利用从无线通信用天线线圈到供电线圈之间的耦合来谋求无线通信时的灵敏度的改善。
[0023]在无线通信时和送电时所使用的频率不同的实施方式中，能够变更与共振线圈进行耦合的谐振用电容的值。由此，谐振频率既能够变更为适合于无线通信时的频率也能够变更为适合于送电时的频率，即使在无线通信和送电中使用不同频率的情况下，也能够将共振线圈有效地利用于无线输送时和送电时这两者。
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