WO2013094463A1 - 給電装置、給電システムおよび電子機器 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a power supply system that performs non-contact power supply (power transmission, power transmission) to a power supply target device such as an electronic device, and a power supply device and an electronic device that are applied to such a power supply system.
- the electromagnetic induction method is well known as a method for supplying power without contact in this way. Recently, a non-contact power feeding system using a method called a magnetic field resonance method using an electromagnetic resonance phenomenon has attracted attention. Such a non-contact power supply system is disclosed in Patent Documents 1 to 6, for example.
- JP 2001-102974 A WO00-27531 JP 2008-206233 A JP 2002-34169 A JP 2005-110399 A JP 2010-63245 A
- a power supply apparatus includes a power transmission unit that performs power transmission using a magnetic field or an electric field to a power supply target device including a secondary battery, and a power transmission control unit that controls a power transmission operation in the power transmission unit. It is provided.
- the power transmission control unit temporarily stops the power transmission operation when the charging to the secondary battery is completed based on the power transmitted, and resumes the power transmission operation when the predetermined condition is satisfied after the charging is completed.
- a power supply system includes one or a plurality of electronic devices (power supply target devices) each having a secondary battery, and performs power transmission using a magnetic field or an electric field to the electronic devices.
- the power supply apparatus according to the embodiment is provided.
- the power transmission operation is temporarily stopped when the charging of the secondary battery in the power supply target device is completed based on the power by the power transmission using the magnetic field or the electric field.
- the power transmission operation in the power transmission unit is controlled so that the power transmission operation is resumed when the predetermined condition is satisfied after the charging is completed.
- An electronic apparatus includes a power receiving unit that receives power from power transmission using a magnetic field or an electric field from a power feeding device, a secondary battery that is charged based on the power received by the power receiving unit, and a predetermined battery And a control unit that performs control.
- the control unit When the charging to the secondary battery is completed and the power transmission is temporarily stopped, the control unit notifies the power supply apparatus that the power transmission is requested to be resumed when a predetermined condition is satisfied.
- the electronic device when charging to the secondary battery is completed based on electric power transmitted using a magnetic field or an electric field and power transmission is temporarily stopped, when a predetermined condition is satisfied The power feeding apparatus side is notified that resumption of power transmission is requested. As a result, even after the charging is completed and the power transmission (power transmission operation) is stopped, the power feeding apparatus is prompted to resume power transmission. (Charging opportunity) is easily secured.
- the power transmission operation is temporarily performed. Since the power transmission operation is resumed when the predetermined condition is satisfied after the charging is completed, the opportunity to resume the power transmission operation even after the charging is completed and the power transmission operation is stopped. Can be secured. Therefore, it is possible to improve user convenience when performing power transmission using a magnetic field or an electric field.
- the electronic device of one embodiment of the present disclosure when a predetermined condition is satisfied in a case where charging to the secondary battery is completed and power transmission is temporarily stopped based on electric power by power transmission using a magnetic field or an electric field. Has notified the power supply device that it is requested to resume power transmission, so that even after charging is completed and power transmission (power transmission operation) is stopped, the opportunity to resume power transmission operation is guaranteed. Can be made easier. Therefore, it is possible to improve user convenience when performing power transmission using a magnetic field or an electric field.
- FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of each block illustrated in FIG. 2. It is a timing waveform diagram showing an example of a control signal for an AC signal generation circuit. It is a timing diagram showing an example of a power feeding period and a communication period.
- FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation state example before and after the completion of charging in the power supply system illustrated in FIG. 3. It is a flowchart showing an example of the power transmission resumption control concerning an embodiment.
- FIG. 1 illustrates an external configuration example of a power feeding system (power feeding system 4) according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. 2 illustrates a block configuration example of the power feeding system 4.
- the power feeding system 4 is a system (non-contact type power feeding system) that performs power transmission (power supply, power feeding, power transmission) in a non-contact manner using a magnetic field (using magnetic resonance, electromagnetic induction, etc .; the same applies hereinafter). is there.
- the power supply system 4 includes a power supply device 1 (primary device) and one or a plurality of electronic devices (here, two electronic devices 2A and 2B; secondary devices) as power supply target devices.
- the electronic devices 2A and 2B are placed (or close to) on the power supply surface (power transmission surface) S1 of the power supply device 1, so that the power supply device 1 changes to the electronic device.
- Power transmission is performed for 2A and 2B.
- the power supply device 1 has an area of the power supply surface S1 that is the power supply target electronic device 2A,
- the mat shape (tray shape) is larger than 2B.
- the power feeding device 1 is a device (charging tray) that performs power transmission (power transmission) to the electronic devices 2A and 2B using a magnetic field.
- the power supply device 1 includes a power transmission device 11 including a power transmission unit 110, an AC signal generation circuit (high-frequency power generation circuit) 111, and a control unit 112 (power transmission control unit).
- the power transmission unit 110 includes a power transmission coil (primary coil) L1 and capacitors C1p and C1s (resonance capacitors), which will be described later.
- the power transmission unit 110 uses the power transmission coil L1 and the capacitors C1p and C1s to perform power transmission (power transmission) using an AC magnetic field to the electronic devices 2A and 2B (specifically, a power reception unit 210 described later). (See arrow P1 in FIG. 2).
- the power transmission unit 110 has a function of radiating a magnetic field (magnetic flux) from the power feeding surface S1 toward the electronic devices 2A and 2B.
- the power transmission unit 110 also has a function of mutually performing a predetermined communication operation with a power reception unit 210 described later (see arrow C1 in FIG. 2).
- the AC signal generation circuit 111 is a circuit that generates a predetermined AC signal Sac (high-frequency power) for power transmission using, for example, power supplied from the external power supply 9 (parent power supply) of the power supply device 1.
- Such an AC signal generation circuit 111 is configured using, for example, a switching amplifier described later.
- Examples of the external power source 9 include a USB (Universal Serial Bus) 2.0 power source (power supply capability: 500 mA, power supply voltage: about 5 V) provided in a PC (Personal Computer) or the like.
- the control unit 112 performs various control operations in the entire power supply apparatus 1 (the entire power supply system 4). Specifically, in addition to controlling power transmission (power transmission operation) and communication (communication operation) by the power transmission unit 110, for example, optimization control of transmission power and a function for authenticating the secondary side device, secondary side device Has a function of determining that the device is on the primary side device, a function of detecting mixing of dissimilar metals, and the like.
- the power transmission control described above is performed by controlling the operation of the AC signal generation circuit 111 using a predetermined control signal CTL (control signal for power transmission) described later.
- the control unit 112 also has a function of performing modulation processing by pulse width modulation (PWM), which will be described later, using the control signal CTL.
- PWM pulse width modulation
- the control unit 112 performs the power transmission operation by the power transmission unit 110 when charging of a battery 214 (described later) in the electronic devices 2A and 2B is completed based on the transmission power using the magnetic field. Is temporarily stopped. In addition, even after the completion of such charging, the control unit 112 has a function of resuming the power transmission operation by the power transmission unit 110 (performing power transmission resumption control) when a predetermined condition described later is satisfied. . In the present embodiment, in particular, the control unit 112 determines whether or not the above condition is satisfied based on its own investigation (using various determination results described later). Details of the power transmission resumption control (power supply resumption control) by the control unit 112 will be described later (FIG. 7).
- the electronic devices 2A and 2B are, for example, a stationary electronic device represented by a television receiver, a portable electronic device including a rechargeable battery (battery) represented by a mobile phone or a digital camera, and the like.
- these electronic devices 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B perform a predetermined operation (operation to exert functions as an electronic device) based on the power receiving device 21 and the power supplied from the power receiving device 21.
- the power receiving device 21 includes a power receiving unit 210, a rectifying circuit 211, a voltage stabilizing circuit 212, a charging circuit 213 (charging unit), a battery 214 (secondary battery), and a control unit 216.
- the power receiving unit 210 includes a power receiving coil (secondary coil) L2 and capacitors C2p and C2s (resonance capacitors), which will be described later.
- the power reception unit 210 has a function of receiving power transmitted (power transmission) from the power transmission unit 110 in the power supply apparatus 1 using the power reception coil L2, the capacitors C2p, C2s, and the like.
- the power receiving unit 210 also has a function of mutually performing the predetermined communication operation described above with the power transmitting unit 110 (see arrow C1 in FIG. 2).
- the rectifier circuit 211 is a circuit that rectifies the power (AC power) supplied from the power receiving unit 210 and generates DC power.
- the voltage stabilization circuit 212 is a circuit that performs a predetermined voltage stabilization operation based on the DC power supplied from the rectifier circuit 211.
- the charging circuit 213 is a circuit for charging the battery 214 based on the DC power after voltage stabilization supplied from the voltage stabilization circuit 212.
- the battery 214 stores electric power in accordance with charging by the charging circuit 213, and is configured using a rechargeable battery (secondary battery) such as a lithium ion battery, for example.
- a rechargeable battery secondary battery
- lithium ion battery for example.
- the control unit 216 performs various control operations in the entire electronic devices 2A and 2B (the entire power feeding system 4). Specifically, for example, it has a function of controlling power reception and communication by the power receiving unit 110 and controlling operations of the voltage stabilization circuit 212, the charging circuit 213, and the like. Details of the function of the control unit 216 will be described later.
- FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of each block in the power supply device 1 and the electronic devices 2A and 2B illustrated in FIG.
- the power transmission unit 110 includes a power transmission coil L1 for performing power transmission (generating magnetic flux) using a magnetic field, and capacitors C1p and C1s for forming an LC resonance circuit together with the power transmission coil L1.
- the capacitor C1s is electrically connected in series with the power transmission coil L1. That is, one end of the capacitor C1s and one end of the power transmission coil L1 are connected to each other. Further, the other end of the capacitor C1s and the other end of the power transmission coil L1 are connected in parallel to the capacitor C1p, and a connection end of the power transmission coil L1 and the capacitor C1p is grounded.
- the LC resonance circuit composed of the power transmission coil L1 and the capacitors C1p and C1s and the LC resonance circuit composed of the power reception coil L2 and the capacitors C2p and C2s described later are magnetically coupled to each other. As a result, an LC resonance operation is performed at a resonance frequency substantially the same as the high-frequency power (AC signal Sac) generated by the AC signal generation circuit 111 described later.
- the AC signal generation circuit 111 is configured using a switching amplifier (so-called class E amplifier) having one transistor (not shown) as a switching element.
- the AC signal generation circuit 111 is supplied with a control signal CTL for power transmission from the control unit 112.
- the control signal CTL is a pulse signal having a predetermined duty ratio as shown in FIG. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the pulse width modulation described later is performed by controlling the duty ratio in the control signal CTL.
- the above-described transistor performs an on / off operation (a switching operation having a predetermined frequency and duty ratio) in accordance with the control signal CTL for power transmission. That is, on / off operation of the transistor as the switching element is controlled using the control signal CTL supplied from the control unit 112.
- an AC signal Sac AC power
- AC power is generated based on the DC signal Sdc input from the external power supply 9 side, and is supplied to the power transmission unit 110.
- the power receiving unit 210 includes a power receiving coil L2 for receiving power transmitted from the power transmitting unit 110 (from magnetic flux), and capacitors C2p and C2s for forming an LC resonance circuit together with the power receiving coil L2.
- the capacitor C2p is electrically connected in parallel to the power receiving coil L2, and the capacitor C2s is electrically connected in series to the power receiving coil L2. That is, one end of the capacitor C2s is connected to one end of the capacitor C2p and one end of the power receiving coil L2.
- the other end of the capacitor C2s is connected to one input terminal in the rectifier circuit 211, and the other end of the power receiving coil L2 and the other end of the capacitor C2p are each connected to the other input terminal in the rectifier circuit 211.
- the LC resonance circuit including the power receiving coil L2 and the capacitors C2p and C2s and the LC resonance circuit including the power transmission coil L1 and the capacitors C1p and C1s are magnetically coupled to each other. As a result, LC resonance operation is performed at substantially the same resonance frequency as the high-frequency power (AC signal Sac) generated by the AC signal generation circuit 111.
- the rectifier circuit 211 is configured using four rectifier elements (diodes) D1 to D4. Specifically, the anode of the rectifier element D1 and the cathode of the rectifier element D3 are connected to one input terminal of the rectifier circuit 211, and the cathode of the rectifier element D1 and the cathode of the rectifier element D2 are mutually output from the rectifier circuit 211. Connected to the terminal. The anode of the rectifier element D2 and the cathode of the rectifier element D4 are connected to the other input terminal of the rectifier circuit 211, and the anode of the rectifier element D3 and the anode of the rectifier element D4 are grounded. With such a configuration, the rectifier circuit 211 rectifies the AC power supplied from the power receiving unit 210 and supplies the received power consisting of DC power to the voltage stabilizing circuit 212.
- the charging circuit 213 is a circuit that charges the battery 214 based on the DC power (received power) after voltage stabilization, as described above, and here, between the voltage stabilization circuit 212 and the load 22. Has been placed.
- control unit 216 performs various control operations in the entire electronic devices 2A and 2B (the entire power feeding system 4), and particularly has the following functions in the present embodiment. That is, various pieces of device information in its own device (electronic device 2A or electronic device 2B) are acquired and grasped at any time, and communication using the power receiving unit 210 is used to supply the power supply device 1 (control unit 112). Has a function of supplying such device information.
- the device ID identification information
- the activation status information indicating the activation status of the device itself
- remaining power in the battery 214 and the like.
- remaining power information indicating the amount (for example, battery voltage Vb shown in FIG. 3) may be used.
- the electronic devices 2A and 2B as the power supply target devices are placed on (or in close proximity to) the upper surface (power supply surface S1) of the power supply device 1, the power transmission coil L1 and the electrons in the power supply device 1
- the power receiving coils L2 in the devices 2A and 2B are close to each other in the vicinity of the power feeding surface S1.
- the electromotive force is induced in the power receiving coil L2 by being induced by the magnetic flux generated from the power transmission coil L1.
- a magnetic field is generated by interlinking with each of the power transmission coil L1 and the power reception coil L2 by electromagnetic induction or magnetic resonance.
- power is transmitted from the power transmission coil L1 side (primary side, power feeding device 1 side, power transmission unit 110 side) to the power reception coil L2 side (secondary side, electronic equipment 2A, 2B side, power reception unit 210 side). (See arrow P1 in FIGS. 2 and 3).
- the power transmission coil L1 on the power feeding device 1 side and the power reception coil L2 on the electronic device 2A, 2B side are magnetically coupled to each other by electromagnetic induction or the like, and LC resonance operation is performed in the LC resonance circuit described above.
- the AC power received in the power receiving coil L2 is supplied to the rectifying circuit 211, the voltage stabilizing circuit 212, and the charging circuit 213, and the following charging operation is performed.
- the AC power is converted into predetermined DC power by the rectifier circuit 211 and the voltage stabilizing circuit 212 to stabilize the voltage, and then the battery 214 is charged based on the DC power by the charging circuit 213. .
- the charging operation based on the power received by the power receiving unit 210 is performed.
- the power feeding period Tp (charging period for the battery 214) and the communication period Tc (non-charging period) are periodically divided in a time-sharing manner ( (Or aperiodically).
- the control unit 112 and the control unit 216 perform control so that the power supply period Tp and the communication period Tc are set periodically (or aperiodically) in a time division manner.
- the communication period Tc is a mutual communication operation using the power transmission coil L1 and the power reception coil L2 between the primary side device (power feeding device 1) and the secondary side device (electronic devices 2A and 2B).
- this communication period Tc for example, a communication operation using pulse width modulation in the AC signal generation circuit 111 is performed. Specifically, communication by pulse width modulation is performed by setting the duty ratio of the control signal CTL in the communication period Tc based on predetermined modulation data. In addition, since it is theoretically difficult to perform frequency modulation during the resonance operation in the power transmission unit 110 and the power reception unit 210 described above, communication operation can be easily realized by using such pulse width modulation.
- FIG. 6 shows an example of an operation state before and after the completion of charging in the power supply system 4 in a timing diagram.
- (A) shows the operating state of the power transmission device 11
- (B) shows the operating state of the charging circuit 213
- (C) shows the state of communication operation between the power feeding device 1 and the electronic devices 2A and 2B. Respectively.
- the charging circuit 213 charges the battery 214 based on the power transmission using the magnetic field by the power transmission device 11 as described above. Do. Further, in the period before the completion of charging, the communication between the power supply device 1 and the electronic devices 2A and 2B described above is performed more frequently than in the period after the completion of charging described below (FIG. 6C). reference).
- the control unit 112 in the power feeding device 1 temporarily stops the power transmission operation by the power transmission device 11 (power transmission unit 110). To control. Thereby, useless (unnecessary) power transmission (charging) to the power supply target devices (electronic devices 2A and 2B) is prevented, and heat generation or the like due to excessive power transmission is avoided.
- the communication operation (communication period Tc) is continuously set even in the period after the completion of the charging (see FIG. 6C). Thereby, even after the charging is completed, such communication operation is periodically performed, so that the operation state (device state of the power supply device 1 and the electronic devices 2A and 2B) in the power supply system 4 is changed to the power supply device 1 and the electronic device 2A. , 2B can grasp each other and take an appropriate response accordingly.
- communication between the power supply apparatus 1 and the electronic devices 2A and 2B is performed less frequently in the period after the completion of charging than in the period before the completion of charging. It is desirable to be set to. This is because it is assumed that it is not necessary to grasp each other's device status so frequently in the period after the completion of charging.
- the power transmission operation by the power transmission unit 110 is temporarily stopped.
- the amount (battery voltage Vb) decreases due to spontaneous discharge or the like. In these cases, if the power transmission operation is stopped (recharging is not performed), the remaining amount of power in the battery 214 is reduced, and the convenience for the user is impaired.
- FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the power transmission restart control according to the present embodiment.
- the operation state after the completion of charging the battery 214 (when the power feeding operation is stopped) is set as the starting point (start state).
- the control unit 112 uses the mutual communication between the electronic devices 2A and 2B, for example, and the power supply target devices (here, the electronic devices 2A and 2B) exist in the vicinity. It is determined whether or not it is located on the power transmission surface S1 (step S11 in FIG. 7). That is, the control unit 112 first determines whether to restart the power transmission operation based on the determination result of whether or not the power supply target device exists in the vicinity.
- step S11: N When it is determined that the power supply target device does not exist in the vicinity (step S11: N), the control unit 112 determines that the power transmission restart condition is not satisfied because the power supply target device does not exist in the first place. . Therefore, in this case, the power transmission operation is not resumed, and the process proceeds to step S18 described later.
- the control unit 112 acquires device information about the power supply target device using the above-described communication or the like (step S11). S12).
- the device information here, as described above, the device ID (identification information) for identifying the device itself, the activation status information indicating the activation status of the device itself, and the remaining power in the battery 214 are indicated. It is assumed that remaining power information (in this case, battery voltage Vb) is used.
- the control unit 112 acquires device information about the power supply target device, and makes a determination on restarting the power transmission operation based on the device information. .
- the control unit 112 uses the device ID as the device information described above, and the power supply target device existing in the vicinity at the present time is the same device as the power supply target device (in this case, the electronic devices 2A and 2B) after completion of charging. It is discriminate
- step S13: N when it is determined that the devices are not the same device (step S13: N), the control unit 112 transmits power to a power supply target device (a device different from the device that has been charged) existing in the vicinity at the present time.
- the power transmission unit 110 is controlled to newly start the operation. That is, the sequence of the normal power supply operation (charging operation) is started for this other device (step S14).
- step S13: Y when it is determined that the devices are the same (step S13: Y), the control unit 112 uses at least one of the startup status information and the remaining power information as the device information. Then, a determination is made regarding the resumption of power transmission operation.
- the control unit 112 determines whether to restart the power transmission operation using both the activation status information and the remaining power information (steps S15 and S17).
- the control unit 112 determines whether or not a power supply target device (in this case, the electronic devices 2A and 2B) is activated (whether it is in an activated state) based on the activation status information. (Step S15). If it is determined that the power supply target device is activated (step S15: Y), the control unit 112 resumes power transmission because the remaining amount of power in the battery 214 decreases when activated. It is determined that the condition is satisfied, and the power transmission operation is resumed (step S16). Thereby, the power transmission operation by the power transmission unit 110 is resumed, and the battery 214 in the electronic devices 2A and 2B is recharged. In addition, after the power transmission operation is resumed in this way, the process proceeds to step S18 described later.
- a power supply target device in this case, the electronic devices 2A and 2B
- step S15: N when it is determined that the power supply target device is not activated (step S15: N), the control unit 112 subsequently determines that the remaining amount of power in the battery 214 is greater than or equal to a predetermined threshold based on the remaining power information. It is determined whether or not (step S17). Specifically, here, it is determined whether or not the battery voltage Vb is equal to or higher than a predetermined threshold voltage Vth.
- step S17 N
- the control unit 112 resumes power transmission because the remaining amount of power in the battery 214 is low (insufficient).
- the power transmission operation is restarted (step S16). Thereby, also in this case, the power transmission operation by the power transmission unit 110 is resumed, and the battery 214 in the electronic devices 2A and 2B is recharged.
- step S17 when it is determined that the battery voltage Vb is equal to or higher than the threshold voltage Vth (step S17: Y), the control unit 112 has sufficient power remaining in the battery 214 because the electronic devices 2A and 2B are not activated. Therefore, it is determined that the conditions for restarting power transmission are not satisfied. That is, in this case, it is determined that recharging the battery 214 is unnecessary. Therefore, in this case, the power transmission operation is not resumed, and the process proceeds to step S18 described later.
- control unit 112 determines that the power supply target device is not activated (step S15: N) and determines that the remaining power is equal to or greater than a predetermined threshold (step S17: In Y), it is determined that the conditions for restarting power transmission are not satisfied, and the power transmission operation is not restarted.
- control unit 112 may determine whether or not the condition for restarting power transmission is satisfied as follows. That is, when it is determined that the power supply target device is activated, or when it is determined that the remaining amount of power in the battery 214 is less than a predetermined threshold, it is determined that the condition for restarting power transmission is satisfied.
- the power transmission operation may be resumed. In other words, when it is determined that the power supply target device is not activated, or when it is determined that the remaining amount of power in the battery 214 is equal to or greater than the predetermined threshold, it is determined that the condition for restarting power transmission is not satisfied. Thus, the power transmission operation may not be resumed.
- step S18 the control unit 112 determines whether or not to terminate the power transmission resumption control (overall processing) shown in FIG.
- step S18: N the process returns to the first step S11.
- step S18: Y the power transmission resumption control (overall process) by the control unit 112 is finished. It becomes.
- the power transmission operation by the power transmission unit 110 is completed. Stops temporarily. Further, when a predetermined condition (condition for restarting power transmission) is satisfied after completion of such charging, the power transmission operation in power transmission unit 110 is controlled so that the power transmission operation is resumed. Thereby, even after the charging is completed and the power transmission operation is stopped, an opportunity to resume the power transmission operation (an opportunity to recharge the battery 214) is secured.
- a predetermined condition condition for restarting power transmission
- the power transmission operation by the power transmission unit 110 is completed. Is temporarily stopped and when the predetermined condition is satisfied after the charging is completed, the power transmission operation is resumed. Thereby, even after charging is completed and the power transmission operation is stopped, an opportunity to resume the power transmission operation can be secured. Therefore, when power transmission is performed using a magnetic field, it is possible to improve user convenience.
- control unit 112 in the power supply apparatus 1 determines whether or not to restart power transmission (whether or not the condition for restarting power transmission is satisfied).
- control unit 216 in the electronic devices 2A and 2B determines whether or not to make a power transmission restart request (power supply restart request) (whether or not the power transmission restart condition is satisfied). I am doing so.
- symbol is attached
- the control unit 216 of this modification when charging to the battery 214 is completed and the power transmission operation is temporarily stopped, when the predetermined condition (condition for restarting power transmission) is satisfied, the power feeding device 1 Is used to notify the power supply apparatus 1 that resumption of power transmission is requested. More specifically, the control unit 216 determines whether or not its own device exists in the vicinity of the power supply apparatus 1, whether or not its own device is activated, Based on the determination result of whether or not the remaining amount of power is equal to or greater than a predetermined threshold and at least one of them, it is determined whether or not the condition for restarting power transmission is satisfied.
- a predetermined threshold a predetermined threshold
- FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the power transmission restart request process according to this modification. As in the case of FIG. 7, the operation state after the completion of charging of the battery 214 (while the power feeding operation is stopped) starts ( Start state).
- the control unit 216 uses, for example, mutual communication with the power supply device 1 side to bring its own device (electronic device 2A or electronic device 2B) near the power supply device 1. It is determined whether or not it exists (positioned on the power transmission surface S1) (step S21 in FIG. 8). That is, the control unit 216 first determines a request for restarting power transmission based on a determination result of whether or not its own device exists in the vicinity of the power supply apparatus 1. As another method for determining whether or not the own device exists in the vicinity of the power supply apparatus 1, for example, the following can be cited.
- step S21: N when it is determined that the power supply apparatus 1 does not exist in the vicinity (step S21: N), the control unit 216 determines that the condition for restarting power transmission is not satisfied. Therefore, in this case, the request for restarting power transmission is not made, and the process proceeds to step S25 described later.
- step S21: Y if it is determined that the power supply apparatus 1 is present near the power supply device 1 (step S21: Y), the control unit 216 then holds the startup status information and the remaining power level as device information about its own device. Using at least one of the information, a determination is made regarding a request to resume power transmission.
- the control unit 216 makes a determination on a request for restarting power transmission using both the activation status information and the remaining power information (steps S22 and S24).
- the control unit 216 determines whether or not its own device is activated (whether it is in an activated state) based on the activation status information (step S22). If it is determined that the battery is activated (step S22: Y), the controller 216 satisfies the condition for resuming power transmission because the remaining amount of power in the battery 214 decreases when activated. Judge that Therefore, the control unit 216 notifies the request for restarting power transmission to the power feeding device 1 side using mutual communication with the power feeding device 1 side (step S23). As a result, the power feeding device 1 is prompted to resume the power transmission operation, and the battery 214 in the electronic devices 2A and 2B is recharged. In addition, after the request
- step S22 when it is determined that its own device is not activated (step S22: N), the control unit 216 subsequently determines that the remaining amount of power in the battery 214 is greater than or equal to a predetermined threshold based on the remaining power information. Whether or not (step S24). Specifically, here, it is determined whether or not the battery voltage Vb is equal to or higher than a predetermined threshold voltage Vth.
- step S22 N
- the control unit 216 resumes power transmission because the remaining amount of power in the battery 214 is small (insufficient). It is determined that the above condition is satisfied, and a request to resume power transmission is notified (step S23). As a result, in this case as well, the power feeding device 1 is prompted to resume the power transmission operation, and the battery 214 in the electronic devices 2A and 2B is recharged.
- step S24: Y when it is determined that the battery voltage Vb is equal to or higher than the threshold voltage Vth (step S24: Y), the control unit 216 does not start up its own device, and the remaining amount of power in the battery 214 is sufficient. Therefore, it is determined that the conditions for restarting power transmission are not satisfied. That is, in this case, it is determined that recharging the battery 214 is unnecessary. Therefore, in this case, the request for restarting power transmission is not made, and the process proceeds to step S25 described later.
- control unit 216 determines that the own device is not activated (step S22: N), and determines that the remaining power is equal to or more than a predetermined threshold (step S24: Y) is determined not to satisfy the conditions for restarting power transmission, and the request for restarting power transmission is not notified.
- the control unit 216 may determine whether or not the condition for restarting power transmission is satisfied as follows. That is, when it is determined that the device is activated, or when it is determined that the remaining amount of power in the battery 214 is less than a predetermined threshold, it is determined that the condition for restarting power transmission is satisfied. A request to resume power transmission may be notified. In other words, if it is determined that its own device is not activated, or if it is determined that the remaining amount of power in the battery 214 is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the condition for restarting power transmission is not satisfied. Thus, the request to resume power transmission may not be notified.
- step S25 the control unit 216 determines whether or not to terminate the power transmission restart request process (the entire process) shown in FIG. When it is determined that the process is not finished yet (step S25: N), the process returns to the first step S21. On the other hand, when it is determined that the process is finished (step S25: Y), the power transmission restart request process (overall process) by the control unit 216 is performed. End.
- the present modification when charging to the battery 214 in the power supply target device (electronic device 2A, 2B) is completed based on the power generated by power transmission using a magnetic field, power transmission is temporarily stopped.
- the conditions condition for restarting power transmission
- the conditions are as follows. In other words, the electronic devices 2A and 2B are notified to the power feeding apparatus 1 that resumption of power transmission is requested. Then, in the control unit 112 in the power supply apparatus 1, whether or not the condition for resuming power transmission is satisfied, depending on whether or not such a notification requesting resumption of power transmission is sent from the power supply target device side ( Whether or not to resume the power transmission operation).
- the control unit 112 determines that the power transmission restart condition is satisfied, and restarts the power transmission operation. In this way, even after the charging is completed and the power transmission operation is stopped, the power feeding apparatus 1 is prompted to resume power transmission, so the opportunity to resume the power transmission operation (recharging the battery 214) ) Is easily secured.
- the electronic devices 2A and 2B In the case where the predetermined condition is satisfied when the charging to the battery 214 is completed and the power transmission is temporarily stopped based on the power generated by the power transmission using the magnetic field, the electronic devices 2A and 2B The power supply apparatus 1 side is notified that resumption of power transmission is requested. Thereby, even after charging is completed and the power transmission operation is stopped, an opportunity to resume the power transmission operation can be easily secured. Therefore, also in this modification, it is possible to improve user convenience when performing power transmission using a magnetic field.
- the “notification of requesting resumption of power transmission” from the electronic devices 2A and 2B side to the power supply apparatus 1 described in the present modification example is a predetermined condition (condition for restarting power transmission) from the power supply apparatus 1 side. It may be made as a response to an inquiry about whether or not it is satisfied. That is, the control unit 216 in the electronic devices 2A and 2B may make a “notification of requesting resumption of power transmission” as a response to the inquiry about whether or not the above condition is satisfied from the power supply apparatus 1 side. Good.
- each coil can be configured depending on the shape and the like.
- each coil may be not only a wound coil made of a conductive wire, but also a conductive pattern coil made of a printed board, a flexible printed board, or the like.
- the respective components of the power feeding device and the electronic device have been specifically described, but it is not necessary to include all the components, and other components may be further included.
- a communication function, some control function, a display function, a function to authenticate a secondary device, a function to detect mixing of a dissimilar metal, or the like may be installed in the power supply apparatus or the electronic device.
- a charging tray for a small electronic device such as a mobile phone
- CE device small electronic device
- a power feeding device such as a household charging tray is used. It is not limited to, but can be applied as a charger for various electronic devices. Further, it is not necessarily a tray, and may be a stand for an electronic device such as a so-called cradle.
- the electric power feeding system which performs electric power transmission (electric power feeding) to a non-contact electric power using the magnetic field with respect to the electronic device as a secondary side apparatus from the electric power feeder as a primary side apparatus is an example
- this is not a limitation.
- the present disclosure may be applied to a power supply system that performs electric power transmission using an electric field (electric field coupling) from a power supply device as a primary device to an electronic device as a secondary device. It is possible to obtain the same effects as in the above-described embodiment and the like.
- the power supply system illustrated in FIG. 9 includes one power supply device 81 (primary device) and one electronic device 82 (secondary device).
- the power feeding device 81 mainly includes a power transmission unit 810 including a power transmission electrode E1 (primary side electrode), an AC signal source 811 (oscillator), and a ground electrode Eg1.
- the electronic device 82 mainly includes a power receiving unit 820 including a power receiving electrode E2 (secondary side electrode), a rectifier circuit 821, a load 822, and a ground electrode Eg2. That is, this power feeding system includes two sets of electrodes, that is, a power transmission electrode E1 and a power reception electrode E2, and ground electrodes Eg1 and Eg2.
- the power feeding device 81 (primary device) and the electronic device 82 (secondary device) each have an antenna having a pair of asymmetric electrode structures such as a monopole antenna inside the device. .
- the above-described non-contact antennas are coupled to each other (electric field coupling is performed along the vertical direction of the electrodes). Then, an induction electric field is generated between them, and thereby electric power transmission using the electric field is performed (see electric power P8 shown in FIG. 9).
- the generated electric field induction electric field Ei
- the generated electric field propagates from the power transmission electrode E1 side to the power reception electrode E2 side, and the ground electrode Eg2 side grounds.
- the generated induced electric field Ei propagates toward the electrode Eg1 side.
- a loop path of the generated induced electric field Ei is formed between the primary device and the secondary device. Even in a non-contact power supply system using such an electric field, it is possible to obtain the same effect by applying the same method as in the above-described embodiment and the like.
- this technique can also take the following structures.
- a power transmission unit that performs power transmission using a magnetic field or an electric field to a power supply target device having a secondary battery;
- a power transmission control unit for controlling power transmission operation in the power transmission unit, The power transmission control unit
- the power transmission control unit When the charging of the secondary battery is completed based on the power by the power transmission, the power transmission operation is temporarily stopped, A power feeding device that resumes the power transmission operation when a predetermined condition is satisfied after the charging is completed.
- the power transmission control unit determines whether or not the condition is satisfied based on an investigation by the power transmission control unit according to (1).
- the power transmission control unit determines whether or not a power supply target device existing in the vicinity is the same device as the power supply target device after completion of the charging, using the identification information as the device information, and determines the determination result.
- the power transmission control unit When it is determined that they are not the same device, for the power supply target device existing in the vicinity, the power transmission operation is newly started, The power supply apparatus according to (5), wherein when it is determined that the devices are the same device, the power transmission operation is restarted.
- the power transmission control unit determines whether to restart the power transmission operation using at least one of activation status information and remaining power information in the secondary battery as device information about a power supply target device.
- the power feeding device according to any one of (2) to (6) above.
- the power transmission control unit When it is determined that the power supply target device is activated based on the activation status information, or it is determined that the remaining power in the secondary battery is less than a predetermined threshold based on the remaining power information.
- the power transmission operation is resumed by determining that the condition is satisfied.
- the power transmission control unit determines that the condition is not satisfied when it is determined that the power supply target device is not activated and the remaining power level is greater than or equal to the threshold value.
- the power transmission control unit determines whether or not the condition is satisfied according to whether or not a notification to request resumption of power transmission is notified from the power supply target device side.
- Power supply device. (11) The notification that the resumption of power transmission is requested from the power supply target device side is performed as a response to an inquiry as to whether or not the condition is satisfied from the power supply device.
- Power supply device. (12) The power transmission control unit determines whether the condition is satisfied using communication with the power supply target device. The power supply device according to any one of (1) to (11). (13) The power feeding device according to (12), wherein the communication is performed less frequently in a period after completion of the charging than in a period before completion of the charging.
- One or more electronic devices having a secondary battery A power feeding device that performs power transmission using a magnetic field or an electric field to the electronic device, The power supply device A power transmission unit for performing the power transmission; A power transmission control unit for controlling power transmission operation in the power transmission unit, The power transmission control unit When the charging of the secondary battery is completed based on the power from the power transmission, the power transmission operation is temporarily stopped, A power feeding system that resumes the power transmission operation when a predetermined condition is satisfied after the charging is completed.
- a power receiving unit that receives power from a power transmission device using a magnetic field or an electric field; and A secondary battery that is charged based on the power received by the power receiving unit; A control unit for performing predetermined control, and When the charging to the secondary battery is completed and the power transmission is temporarily stopped, the control unit notifies the power supply apparatus that the power transmission is requested to be resumed when a predetermined condition is satisfied.
- the control unit notifies the request to resume the power transmission as a response to the inquiry about whether or not the condition is satisfied from the power supply apparatus side.
- the control unit determines whether or not its own device is present in the vicinity of the power supply device, whether or not its own device is activated, and the remaining amount of power in the secondary battery.
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Abstract
給電装置は、2次電池を有する給電対象機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う送電部と、この送電部における送電動作を制御する送電制御部とを備えている。送電制御部は、送電による電力に基づいて2次電池への充電が完了した場合には、送電動作を一旦停止させると共に、充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、送電動作を再開させる。
Description
本開示は、電子機器等の給電対象機器に対して非接触に電力供給(送電,電力伝送)を行う給電システム、ならびにそのような給電システムに適用される給電装置および電子機器に関する。
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、非接触に電力供給(送電,電力伝送)を行う給電システム(非接触給電システム、ワイヤレス充電システム)が注目を集めている。これにより、ACアダプタのような電源装置のコネクタを機器に挿す(接続する)ことによって充電を開始するのはなく、電子機器(2次側機器)を充電トレー(1次側機器)上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。
このようにして非接触で電力供給を行う方式としては、電磁誘導方式が良く知られている。また、最近では、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電システムが注目されている。このような非接触による給電システムは、例えば特許文献1~6等に開示されている。
ところで、上記のような非接触による給電システムでは一般に、電子機器等の給電対象機器内のバッテリー(2次電池)への充電を適切に制御し、ユーザの利便性を向上させることが求められる。
したがって、磁界または電界を用いて電力伝送(送電)を行う際に、ユーザの利便性を向上させることが可能な給電装置、給電システムおよび電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態の給電装置は、2次電池を有する給電対象機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う送電部と、この送電部における送電動作を制御する送電制御部とを備えたものである。送電制御部は、送電による電力に基づいて2次電池への充電が完了した場合には、送電動作を一旦停止させると共に、充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、送電動作を再開させる。
本開示の一実施の形態の給電システムは、2次電池を有する1または複数の電子機器(給電対象機器)と、この電子機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う上記本開示の一実施の形態の給電装置とを備えたものである。
本開示の一実施の形態の給電装置および給電システムでは、磁界または電界を用いた送電による電力に基づいて給電対象機器内の2次電池への充電が完了した場合には送電動作が一旦停止すると共に、充電の完了後において所定の条件を満たす場合には送電動作が再開するように、送電部における送電動作が制御される。これにより、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、送電動作が再開する機会(2次電池への再充電の機会)が担保される。
本開示の一実施の形態の電子機器は、給電装置から磁界または電界を用いた送電による電力を受け取る受電部と、この受電部により受け取った電力に基づく充電が行われる2次電池と、所定の制御を行う制御部とを備えたものである。制御部は、2次電池への充電が完了して送電が一旦停止した場合において、所定の条件を満たす場合には、送電の再開を要求する旨を給電装置側へ通知する。
本開示の一実施の形態の電子機器では、磁界または電界を用いた送電による電力に基づいて2次電池への充電が完了して送電が一旦停止した場合において、所定の条件を満たす場合には、送電の再開を要求する旨が給電装置側へ通知される。これにより、充電が完了して送電(送電動作)が停止された後であっても、給電装置側に対して送電の再開が促されるため、送電動作が再開する機会(2次電池への再充電の機会)が担保され易くなる。
本開示の一実施の形態の給電装置および給電システムによれば、磁界または電界を用いた送電による電力に基づいて給電対象機器内の2次電池への充電が完了した場合には送電動作を一旦停止させると共に、充電の完了後において所定の条件を満たす場合には送電動作を再開させるようにしたので、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、送電動作が再開する機会を担保することができる。よって、磁界または電界を用いて電力伝送を行う際に、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
本開示の一実施の形態の電子機器によれば、磁界または電界を用いた送電による電力に基づいて2次電池への充電が完了して送電が一旦停止した場合において所定の条件を満たす場合には、送電の再開を要求する旨を給電装置側へ通知するようにしたので、充電が完了して送電(送電動作)が停止された後であっても、送電動作が再開する機会を担保し易くすることができる。よって、磁界または電界を用いて電力伝送を行う際に、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
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。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(給電装置内の制御部において送電再開についての判断を行う例)
2.変形例(電子機器内の制御部において送電再開の要求についての判断を行う例)
3.その他の変形例(電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例等)
1.実施の形態(給電装置内の制御部において送電再開についての判断を行う例)
2.変形例(電子機器内の制御部において送電再開の要求についての判断を行う例)
3.その他の変形例(電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例等)
<実施の形態>
[給電システム4の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る給電システム(給電システム4)の外観構成例を表したものであり、図2は、この給電システム4のブロック構成例を表したものである。給電システム4は、磁界を用いて(磁気共鳴や電磁誘導等を利用して;以下同様)、非接触に電力伝送(電力供給,給電,送電)を行うシステム(非接触型の給電システム)である。この給電システム4は、給電装置1(1次側機器)と、給電対象機器としての1または複数の電子機器(ここでは2つの電子機器2A,2B;2次側機器)とを備えている。
[給電システム4の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る給電システム(給電システム4)の外観構成例を表したものであり、図2は、この給電システム4のブロック構成例を表したものである。給電システム4は、磁界を用いて(磁気共鳴や電磁誘導等を利用して;以下同様)、非接触に電力伝送(電力供給,給電,送電)を行うシステム(非接触型の給電システム)である。この給電システム4は、給電装置1(1次側機器)と、給電対象機器としての1または複数の電子機器(ここでは2つの電子機器2A,2B;2次側機器)とを備えている。
この給電システム4では、例えば図1に示したように、給電装置1における給電面(送電面)S1上に電子機器2A,2Bが置かれる(または近接する)ことにより、給電装置1から電子機器2A,2Bに対して電力伝送が行われるようになっている。ここでは、複数の電子機器2A,2Bに対して同時もしくは時分割的(順次)に電力伝送を行う場合を考慮して、給電装置1は、給電面S1の面積が給電対象の電子機器2A,2B等よりも大きなマット形状(トレー状)となっている。
(給電装置1)
給電装置1は、上記したように、磁界を用いて電子機器2A,2Bに対して電力伝送(送電)を行うもの(充電トレー)である。この給電装置1は、例えば図2に示したように、送電部110、交流信号発生回路(高周波電力発生回路)111および制御部112(送電制御部)を有する送電装置11を備えている。
給電装置1は、上記したように、磁界を用いて電子機器2A,2Bに対して電力伝送(送電)を行うもの(充電トレー)である。この給電装置1は、例えば図2に示したように、送電部110、交流信号発生回路(高周波電力発生回路)111および制御部112(送電制御部)を有する送電装置11を備えている。
送電部110は、後述する送電コイル(1次側コイル)L1およびコンデンサC1p,C1s(共振用のコンデンサ)等を含んで構成されている。送電部110は、これらの送電コイルL1およびコンデンサC1p,C1sを利用して、電子機器2A,2B(詳細には、後述する受電部210)に対して交流磁界を用いた電力伝送(送電)を行うものである(図2中の矢印P1参照)。具体的には、送電部110は、給電面S1から電子機器2A,2Bへ向けて磁界(磁束)を放射する機能を有している。この送電部110はまた、後述する受電部210との間で所定の通信動作を相互に行う機能を有している(図2中の矢印C1参照)。
交流信号発生回路111は、例えば給電装置1の外部電源9(親電源)から供給される電力を用いて、送電を行うための所定の交流信号Sac(高周波電力)を発生する回路である。このような交流信号発生回路111は、例えば、後述するスイッチングアンプを用いて構成されている。なお、外部電源9としては、例えば、PC(Personal Computer)などに設けられているUSB(Universal Serial Bus)2.0の電源(電力供給能力:500mA,電源電圧:5V程度)等が挙げられる。
制御部112は、給電装置1全体(給電システム4全体)における種々の制御動作を行うものである。具体的には、送電部110による送電(送電動作)や通信(通信動作)の制御を行うことの他、例えば、送電電力の最適化制御や2次側機器を認証する機能、2次側機器が1次側機器上にあることを判別する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを有している。ここで、上記した送電制御の際には、後述する所定の制御信号CTL(送電用の制御信号)を用いて交流信号発生回路111の動作を制御することによって行うようになっている。また、この制御部112は、制御信号CTLを用いて、後述するパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)による変調処理を行う機能も有している。
ここで、本実施の形態では、制御部112は、磁界を用いた送電電力に基づいて電子機器2A,2B内の後述するバッテリー214への充電が完了した場合には、送電部110による送電動作を一旦停止させる機能を有している。また、制御部112は、このような充電の完了後においても、後述する所定の条件を満たす場合には、送電部110による送電動作を再開させる(送電再開制御を行う)機能も有している。そして、本実施の形態では特に、制御部112は、上記条件を満たすのか否かを、自身による調査に基づいて(後述する各種の判別結果を利用して)判断するようになっている。なお、この制御部112による送電再開制御(給電再開制御)の詳細については、後述する(図7)。
(電子機器2A,2B)
電子機器2A,2Bは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池(バッテリー)を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器2A,2Bは、例えば図2に示したように、受電装置21と、この受電装置21から供給される電力に基づいて所定の動作(電子機器としての機能を発揮させる動作)を行う負荷22とを備えている。また、受電装置21は、受電部210、整流回路211、電圧安定化回路212、充電回路213(充電部)、バッテリー214(2次電池)および制御部216を有している。
電子機器2A,2Bは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池(バッテリー)を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器2A,2Bは、例えば図2に示したように、受電装置21と、この受電装置21から供給される電力に基づいて所定の動作(電子機器としての機能を発揮させる動作)を行う負荷22とを備えている。また、受電装置21は、受電部210、整流回路211、電圧安定化回路212、充電回路213(充電部)、バッテリー214(2次電池)および制御部216を有している。
受電部210は、後述する受電コイル(2次側コイル)L2およびコンデンサC2p,C2s(共振用のコンデンサ)等を含んで構成されている。受電部210は、これらの受電コイルL2およびコンデンサC2p,C2s等を利用して、給電装置1内の送電部110から伝送(送電)された電力を受け取る機能を有している。この受電部210はまた、送電部110との間で前述した所定の通信動作を相互に行う機能を有している(図2中の矢印C1参照)。
整流回路211は、受電部210から供給された電力(交流電力)を整流し、直流電力を生成する回路である。
電圧安定化回路212は、整流回路211から供給される直流電力に基づいて、所定の電圧安定化動作を行う回路である。
充電回路213は、電圧安定化回路212から供給される電圧安定化後の直流電力に基づいて、バッテリー214への充電を行うための回路である。
バッテリー214は、充電回路213による充電に応じて電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の充電池(2次電池)を用いて構成されている。
制御部216は、電子機器2A,2B全体(給電システム4全体)における種々の制御動作を行うものである。具体的には、例えば、受電部110による受電や通信の制御を行ったり、電圧安定化回路212や充電回路213等の動作を制御する機能も有している。なお、この制御部216における機能の詳細については後述する。
[給電装置1および電子機器2A,2Bの詳細構成]
図3は、図2に示した給電装置1および電子機器2A,2B内の各ブロックの詳細構成例を回路図で表したものである。
図3は、図2に示した給電装置1および電子機器2A,2B内の各ブロックの詳細構成例を回路図で表したものである。
(送電部110)
送電部110は、磁界を用いて電力伝送を行う(磁束を発生させる)ための送電コイルL1と、この送電コイルL1とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC1p,C1sとを有している。コンデンサC1sは、送電コイルL1に対して電気的に直列接続されている。つまり、コンデンサC1sの一端と送電コイルL1の一端とが、互いに接続されている。また、このコンデンサC1sの他端と送電コイルL1の他端とがコンデンサC1pに並列接続され、送電コイルL1とコンデンサC1pとの接続端は接地されている。
送電部110は、磁界を用いて電力伝送を行う(磁束を発生させる)ための送電コイルL1と、この送電コイルL1とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC1p,C1sとを有している。コンデンサC1sは、送電コイルL1に対して電気的に直列接続されている。つまり、コンデンサC1sの一端と送電コイルL1の一端とが、互いに接続されている。また、このコンデンサC1sの他端と送電コイルL1の他端とがコンデンサC1pに並列接続され、送電コイルL1とコンデンサC1pとの接続端は接地されている。
これらの送電コイルL1とコンデンサC1p,C1sとからなるLC共振回路と、後述する受電コイルL2とコンデンサC2p,C2sとからなるLC共振回路とは、互いに磁気結合する。これにより、後述する交流信号発生回路111により生成された高周波電力(交流信号Sac)と略同一の共振周波数によるLC共振動作がなされるようになっている。
(交流信号発生回路111)
交流信号発生回路111は、スイッチング素子としての1つのトランジスタ(図示せず)を有するスイッチングアンプ(いわゆるE級アンプ)を用いて構成されている。この交流信号発生回路111には、制御部112から送電用の制御信号CTLが供給されるようになっている。この制御信号CTLは、図3中に示したように、所定のデューティ比を有するパルス信号からなる。また、例えば図4(A),(B)に示したように、この制御信号CTLにおけるデューティ比を制御することにより、後述するパルス幅変調がなされるようになっている。
交流信号発生回路111は、スイッチング素子としての1つのトランジスタ(図示せず)を有するスイッチングアンプ(いわゆるE級アンプ)を用いて構成されている。この交流信号発生回路111には、制御部112から送電用の制御信号CTLが供給されるようになっている。この制御信号CTLは、図3中に示したように、所定のデューティ比を有するパルス信号からなる。また、例えば図4(A),(B)に示したように、この制御信号CTLにおけるデューティ比を制御することにより、後述するパルス幅変調がなされるようになっている。
このような構成により交流信号発生回路111では、送電用の制御信号CTLに従って、上記したトランジスタがオン・オフ動作(所定の周波数およびデューティ比からなるスイッチング動作)を行う。すなわち、制御部112から供給される制御信号CTLを用いて、スイッチング素子としてのトランジスタのオン・オフ動作が制御される。これにより、例えば外部電源9側から入力する直流信号Sdcに基づいて交流信号Sac(交流電力)が生成され、送電部110へ供給されるようになっている。
(受電部210)
受電部210は、送電部110から伝送された(磁束から)電力を受け取るための受電コイルL2と、この受電コイルL2とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC2p,C2sとを有している。コンデンサC2pは、受電コイルL2に対して電気的に並列接続され、コンデンサC2sは、受電コイルL2に対して電気的に直列接続されている。すなわち、コンデンサC2sの一端は、コンデンサC2pの一端および受電コイルL2の一端に接続されている。また、コンデンサC2sの他端は、整流回路211における一方の入力端子に接続され、受電コイルL2の他端およびコンデンサC2pの他端はそれぞれ、整流回路211における他方の入力端子に接続されている。
受電部210は、送電部110から伝送された(磁束から)電力を受け取るための受電コイルL2と、この受電コイルL2とともにLC共振回路を形成するためのコンデンサC2p,C2sとを有している。コンデンサC2pは、受電コイルL2に対して電気的に並列接続され、コンデンサC2sは、受電コイルL2に対して電気的に直列接続されている。すなわち、コンデンサC2sの一端は、コンデンサC2pの一端および受電コイルL2の一端に接続されている。また、コンデンサC2sの他端は、整流回路211における一方の入力端子に接続され、受電コイルL2の他端およびコンデンサC2pの他端はそれぞれ、整流回路211における他方の入力端子に接続されている。
これらの受電コイルL2とコンデンサC2p,C2sとからなるLC共振回路と、前述した送電コイルL1とコンデンサC1p,C1sとからなるLC共振回路とは、互いに磁気結合する。これにより、交流信号発生回路111により生成された高周波電力(交流信号Sac)と略同一の共振周波数によるLC共振動作がなされるようになっている。
(整流回路211)
整流回路211は、ここでは4つの整流素子(ダイオード)D1~D4を用いて構成されている。具体的には、整流素子D1のアノードおよび整流素子D3のカソードは、互いに整流回路211における一方の入力端子に接続され、整流素子D1のカソードおよび整流素子D2のカソードは、互いに整流回路211における出力端子に接続されている。また、整流素子D2のアノードおよび整流素子D4のカソードは、互いに整流回路211における他方の入力端子に接続され、整流素子D3のアノードおよび整流素子D4のアノードは、互いに接地されている。このような構成により整流回路211では、受電部210から供給された交流電力を整流し、直流電力からなる受電電力を電圧安定化回路212へ供給するようになっている。
整流回路211は、ここでは4つの整流素子(ダイオード)D1~D4を用いて構成されている。具体的には、整流素子D1のアノードおよび整流素子D3のカソードは、互いに整流回路211における一方の入力端子に接続され、整流素子D1のカソードおよび整流素子D2のカソードは、互いに整流回路211における出力端子に接続されている。また、整流素子D2のアノードおよび整流素子D4のカソードは、互いに整流回路211における他方の入力端子に接続され、整流素子D3のアノードおよび整流素子D4のアノードは、互いに接地されている。このような構成により整流回路211では、受電部210から供給された交流電力を整流し、直流電力からなる受電電力を電圧安定化回路212へ供給するようになっている。
(充電回路213)
充電回路213は、電圧安定化後の直流電力(受電電力)に基づいて、前述したように、バッテリー214への充電を行う回路であり、ここでは電圧安定化回路212と負荷22との間に配置されている。
充電回路213は、電圧安定化後の直流電力(受電電力)に基づいて、前述したように、バッテリー214への充電を行う回路であり、ここでは電圧安定化回路212と負荷22との間に配置されている。
(制御部216)
制御部216は、前述したように電子機器2A,2B全体(給電システム4全体)における種々の制御動作を行うものであり、特に本実施の形態では以下の機能も有している。すなわち、自身の機器(電子機器2Aまたは電子機器2B)における各種の機器情報を随時取得して把握しておき、受電部210を用いた通信を利用して、給電装置1側(制御部112)に対してこれらの機器情報を供給する機能を有している。なお、詳細は後述するが、このような機器情報としては、自身の機器を識別するための機器ID(識別情報)や、自身の機器の起動状況を示す起動状況情報や、バッテリー214における電力残量を示す電力残量情報(例えば、図3中に示したバッテリー電圧Vb)などが挙げられる。
制御部216は、前述したように電子機器2A,2B全体(給電システム4全体)における種々の制御動作を行うものであり、特に本実施の形態では以下の機能も有している。すなわち、自身の機器(電子機器2Aまたは電子機器2B)における各種の機器情報を随時取得して把握しておき、受電部210を用いた通信を利用して、給電装置1側(制御部112)に対してこれらの機器情報を供給する機能を有している。なお、詳細は後述するが、このような機器情報としては、自身の機器を識別するための機器ID(識別情報)や、自身の機器の起動状況を示す起動状況情報や、バッテリー214における電力残量を示す電力残量情報(例えば、図3中に示したバッテリー電圧Vb)などが挙げられる。
[給電システム4の作用・効果]
(1.全体動作の概要)
この給電システム4では、給電装置1内の交流信号発生回路111が、外部電源9から供給される電力に基づいて、送電部110内の送電コイルL1およびコンデンサC1p,C1s(LC共振回路)に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力(交流信号Sac)を供給する。これにより、送電部110内の送電コイルL1において磁界(磁束)が発生する。このとき、給電装置1の上面(給電面S1)に、給電対象機器(充電対象機器)としての電子機器2A,2Bが置かれる(または近接する)と、給電装置1内の送電コイルL1と電子機器2A,2B内の受電コイルL2とが、給電面S1付近にて近接する。
(1.全体動作の概要)
この給電システム4では、給電装置1内の交流信号発生回路111が、外部電源9から供給される電力に基づいて、送電部110内の送電コイルL1およびコンデンサC1p,C1s(LC共振回路)に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力(交流信号Sac)を供給する。これにより、送電部110内の送電コイルL1において磁界(磁束)が発生する。このとき、給電装置1の上面(給電面S1)に、給電対象機器(充電対象機器)としての電子機器2A,2Bが置かれる(または近接する)と、給電装置1内の送電コイルL1と電子機器2A,2B内の受電コイルL2とが、給電面S1付近にて近接する。
このように、磁界(磁束)を発生している送電コイルL1に近接して受電コイルL2が配置されると、送電コイルL1から発生されている磁束に誘起されて、受電コイルL2に起電力が生じる。換言すると、電磁誘導または磁気共鳴により、送電コイルL1および受電コイルL2のそれぞれに鎖交して磁界が発生する。これにより、送電コイルL1側(1次側、給電装置1側、送電部110側)から受電コイルL2側(2次側、電子機器2A,2B側、受電部210側)に対して、電力伝送がなされる(図2,図3中の矢印P1参照)。このとき、給電装置1側の送電コイルL1と電子機器2A,2B側の受電コイルL2とが、電磁誘導等により互いに磁気結合し、前述したLC共振回路においてLC共振動作が行われる。
すると、電子機器2A,2Bでは、受電コイルL2において受け取った交流電力が、整流回路211、電圧安定化回路212および充電回路213へ供給され、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路211および電圧安定化回路212によって所定の直流電力に変換されて電圧安定化がなされた後、充電回路213によって、この直流電力に基づくバッテリー214への充電がなされる。このようにして、電子機器2A,2Bにおいて、受電部210において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。
すなわち、本実施の形態では、電子機器2A,2Bの充電に際し、例えばACアダプタ等への端子接続が不要であり、給電装置1の給電面S1上に置く(近接させる)だけで、容易に充電を開始させることができる(非接触給電がなされる)。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。
また、例えば図5に示したように、このような給電動作の際には、給電期間Tp(バッテリー214への充電期間)と通信期間Tc(非充電期間)とが、時分割で周期的(もしくは非周期的)になされる。換言すると、制御部112および制御部216は、このような給電期間Tpと通信期間Tcとが時分割で周期的(もしくは非周期的)に設定されるように制御する。ここで、この通信期間Tcとは、1次側機器(給電装置1)と2次側機器(電子機器2A,2B)との間で、送電コイルL1および受電コイルL2を用いた相互の通信動作(互いの機器間認証や給電効率制御等のための通信動作)を行う期間である(図2,図3中の矢印C1参照)。なお、このときの給電期間Tpと通信期間Tcとの時間の比率は、例えば、給電期間Tp:通信期間Tc=9:1程度である。
ここで、この通信期間Tcでは、例えば交流信号発生回路111におけるパルス幅変調を用いた通信動作が行われる。具体的には、所定の変調データに基づいて、通信期間Tcにおける制御信号CTLのデューティ比が設定されることにより、パルス幅変調による通信がなされる。なお、前述した送電部110および受電部210における共振動作時に周波数変調を行うことは原理的に難しいため、このようなパルス幅変調を用いることで簡易に通信動作が実現される。
(2.充電完了前後の動作状態について)
また、本実施の形態の給電システム4では、上記のようにして磁界を用いた送電による電力に基づいて、電子機器2A,2B内のバッテリー214への充電が完了した場合(充電完了後)には、送電部110による送電動作が一旦停止される。換言すると、そのような充電完了後には、給電装置1内の制御部112が、送電部110による送電動作が一旦停止するように制御する。
また、本実施の形態の給電システム4では、上記のようにして磁界を用いた送電による電力に基づいて、電子機器2A,2B内のバッテリー214への充電が完了した場合(充電完了後)には、送電部110による送電動作が一旦停止される。換言すると、そのような充電完了後には、給電装置1内の制御部112が、送電部110による送電動作が一旦停止するように制御する。
図6は、給電システム4における充電完了前後の動作状態例をタイミング図で表わしたものである。この図6において、(A)は送電装置11における動作状態を、(B)は充電回路213における動作状態を、(C)は給電装置1と電子機器2A,2Bとの間の通信動作の状態を、それぞれ示している。
まず、充電完了前(充電中)の期間(タイミングt1以前の期間)では、これまで説明したように、送電装置11による磁界を用いた送電に基づいて、充電回路213がバッテリー214への充電を行う。また、この充電完了前の期間では、前述した給電装置1と電子機器2A,2Bとの間の通信が、以下説明する充電完了後の期間と比べ、高頻度に行われる(図6(C)参照)。
次いで、そのような充電完了後の期間(タイミングt1以降の期間)では、上記したように、給電装置1内の制御部112が、送電装置11(送電部110)による送電動作が一旦停止するように制御する。これにより、給電対象機器(電子機器2A,2B)に対する無駄(不必要)な送電(充電)が防止され、過剰な送電電力に起因した発熱等が回避される。
また、ここではこの充電完了後の期間においても、通信動作(通信期間Tc)が継続して設定されている(図6(C)参照)。これにより、充電完了後においてもそのような通信動作を定期的に行うことによって、給電システム4内の動作状態(給電装置1および電子機器2A,2Bの機器状態)を給電装置1および電子機器2A,2Bが相互に把握し、それに応じた適切な対応を取ることが可能となる。
更に、例えば図6(C)に示したように、この充電完了後の期間では充電完了前の期間と比べ、給電装置1と電子機器2A,2Bとの間の通信が低頻度で行われるように設定されているのが望ましい。これは、充電完了後の期間では、互いの機器状態をそれほど頻繁に把握する必要性が高くないと想定されるためである。
このようにして給電システム4では、バッテリー214への充電完了後には、送電部110による送電動作が一旦停止される。ところが、そのような充電完了後においても、例えば、満充電状態の電子機器2A,2Bが起動する場合(タイマー等による自動的な起動や、ユーザによる手動の起動等)や、バッテリー214における電力残量(バッテリー電圧Vb)が自然放電等により減少する場合も考えられる。これらの場合に、送電動作が停止したまま(再充電が行われないまま)であると、バッテリー214における電力残量が減っていく一方となり、ユーザの利便性が損なわれてしまう。
(3.送電再開制御)
そこで本実施の形態の給電システム4では、給電装置1内の制御部112において、充電完了後においても所定の条件(送電再開の条件)を満たす場合には、送電部110による送電動作を再開させる制御(送電再開制御)を行う。以下、この制御部112による送電再開制御について、詳細に説明する。
そこで本実施の形態の給電システム4では、給電装置1内の制御部112において、充電完了後においても所定の条件(送電再開の条件)を満たす場合には、送電部110による送電動作を再開させる制御(送電再開制御)を行う。以下、この制御部112による送電再開制御について、詳細に説明する。
図7は、本実施の形態の送電再開制御の一例を流れ図で表わしたものであり、上記したバッテリー214への充電完了後(給電動作停止中)の動作状態を起点(スタート状態)としている。この送電再開制御では、まず、制御部112は、例えば電子機器2A,2B側との間の相互の通信等を利用して、給電対象機器(ここでは電子機器2A,2B)が近傍に存在する(送電面S1上に位置する)のか否かを判別する(図7のステップS11)。すなわち、制御部112はまず、給電対象機器が近傍に存在するのか否かの判別結果を基に、送電動作の再開についての判断を行う。
ここで、給電対象機器が近傍に存在しないと判別された場合には(ステップS11:N)、制御部112は、給電対象機器がそもそも存在しないため、送電再開の条件を満たしていないと判断する。したがって、この場合には送電動作の再開はなされずに、後述するステップS18へと進む。
一方、給電対象機器が近傍に存在すると判別された場合(ステップS11:Y)、次に制御部112は、上記した通信等を利用して、その給電対象機器についての機器情報を取得する(ステップS12)。この機器情報としては、ここでは前述したように、自身の機器を識別するための機器ID(識別情報)と、自身の機器の起動状況を示す起動状況情報と、バッテリー214における電力残量を示す電力残量情報(ここではバッテリー電圧Vb)とを用いるものとする。このように制御部112は、給電対象機器が近傍に存在すると判別された場合には、その給電対象機器についての機器情報を取得し、この機器情報を基に送電動作の再開についての判断を行う。
続いて、制御部112は、上記した機器情報としての機器IDを用いて、現時点で近傍に存在する給電対象機器が、充電完了後の給電対象機器(ここでは電子機器2A,2B)と同一機器であるのか否かを判別する(ステップS13)。すなわち、制御部112は、このような給電対象機器の同一性についての判別結果を基に、送電動作の再開についての判断を行う。
ここで、同一機器ではない旨の判別がなされた場合(ステップS13:N)、制御部112は、現時点で近傍に存在する給電対象機器(充電完了したものとは別の機器)に対して送電動作を新たに開始するように、送電部110を制御する。すなわち、この別の機器に対して、通常の給電動作(充電動作)のシーケンスが開始されるようにする(ステップS14)。一方、同一機器である旨の判別がなされた場合には(ステップS13:Y)、次に制御部112は、上記した機器情報としての起動状況情報および電力残量情報のうちの少なくとも一方を用いて、送電動作の再開についての判断を行う。ここでは一例として、制御部112は以下説明するように、起動状況情報および電力残量情報の双方を用いて、送電動作の再開についての判断を行う(ステップS15,S17)。
具体的には、まず制御部112は、起動状況情報に基づいて、給電対象機器(ここでは電子機器2A,2B)が起動しているのか否か(起動状態であるのか否か)を判別する(ステップS15)。ここで、給電対象機器が起動していると判別された場合には(ステップS15:Y)、制御部112は、起動しているとバッテリー214における電力残量が減ってしまうことから送電再開の条件を満たしていると判断し、送電動作を再開させる(ステップS16)。これにより、送電部110による送電動作が再開され、電子機器2A,2B内のバッテリー214への再充電がなされる。なお、このようにして送電動作が再開された後は、後述するステップS18へと進む。
一方、給電対象機器が起動していないと判別された場合(ステップS15:N)、続いて制御部112は、電力残量情報に基づいて、バッテリー214における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かを判別する(ステップS17)。具体的には、ここでは、バッテリー電圧Vbが、所定の閾値電圧Vth以上であるのか否かを判別する。
ここで、バッテリー電圧Vbが閾値電圧Vth未満であると判別された場合には(ステップS17:N)、制御部112は、バッテリー214における電力残量が少ない(不十分である)ことから送電再開の条件を満たしていると判断し、送電動作を再開させる(ステップS16)。これにより、この場合も送電部110による送電動作が再開され、電子機器2A,2B内のバッテリー214への再充電がなされる。
一方、バッテリー電圧Vbが閾値電圧Vth以上であると判別された場合(ステップS17:Y)、制御部112は、電子機器2A,2Bが起動もしていなくてバッテリー214における電力残量も十分であることから、送電再開の条件を満たしていないと判断する。つまり、この場合、バッテリー214への再充電は不要であると判断する。したがって、この場合には送電動作の再開はなされずに、後述するステップS18へと進む。
このように制御部112は、ここでは、給電対象機器が起動していないと判別され(ステップS15:N)、かつ、電力残量が所定の閾値以上であると判別された場合(ステップS17:Y)に、送電再開の条件を満たしていないと判断して送電動作を再開させないようにしている。
ただし、制御部112は、以下のようにして送電再開の条件を満たすのか否かの判断を行うようにしてもよい。すなわち、給電対象機器が起動していると判別された場合、または、バッテリー214における電力残量が所定の閾値未満であると判別された場合に、送電再開の条件を満たしていると判断して送電動作を再開させるようにしてもよい。換言すると、給電対象機器が起動していないと判別された場合、または、バッテリー214における電力残量が所定の閾値以上であると判別された場合に、送電再開の条件を満たしていないと判断して送電動作を再開させないようにしてもよい。
なお、上記したステップS18では、制御部112は、図7に示した送電再開制御(全体の処理)を終了させるのか否かを判断する。まだ終了させないと判断した場合(ステップS18:N)、最初のステップS11へと戻る一方、終了させると判断した場合(ステップS18:Y)、制御部112による送電再開制御(全体の処理)が終了となる。
このようにして本実施の形態では、磁界を用いた送電による電力に基づいて給電対象機器(電子機器2A,2B)内のバッテリー214への充電が完了した場合には、送電部110による送電動作が一旦停止する。また、そのような充電完了後において所定の条件(送電再開の条件)を満たす場合には、送電動作が再開するように、送電部110における送電動作が制御される。これにより、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、送電動作が再開する機会(バッテリー214への再充電の機会)が担保される。
以上のように本実施の形態では、磁界を用いた送電による電力に基づいて給電対象機器(電子機器2A,2B)内のバッテリー214への充電が完了した場合には、送電部110による送電動作を一旦停止させると共に、充電完了後において所定の条件を満たす場合には、送電動作を再開させる。これにより、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、送電動作が再開する機会を担保することができる。よって、磁界を用いて電力伝送を行う際に、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
<変形例>
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。
上記実施の形態では、給電装置1内の制御部112において、送電再開するか否か(送電再開の条件を満たすのか否か)を判断する例について説明した。これに対して本変形例では、電子機器2A,2B内の制御部216において、送電再開の要求(給電再開の要求)をするか否か(送電再開の条件を満たすのか否か)を判断するようにしている。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
具体的には、本変形例の制御部216では、バッテリー214への充電が完了して送電動作が一旦停止した場合において、所定の条件(送電再開の条件)を満たす場合には、給電装置1との相互の通信等を利用して、送電の再開を要求する旨を給電装置1側へ通知する。より具体的には、制御部216は、自己の機器が給電装置1の近傍に存在するのか否かの判別結果と、自己の機器が起動しているのか否かの判別結果と、バッテリー214における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かの判別結果と、のうちの少なくとも1つを基に、送電再開の条件を満たすのか否かを判断する。以下、このような送電再開要求処理について、詳細に説明する。
図8は、本変形例の送電再開要求処理の一例を流れ図で表わしたものであり、図7の場合と同様に、バッテリー214への充電完了後(給電動作停止中)の動作状態を起点(スタート状態)としている。
この送電再開要求処理では、まず制御部216は、例えば給電装置1側との間の相互の通信等を利用して、自己の機器(電子機器2Aまたは電子機器2B)が給電装置1の近傍に存在する(送電面S1上に位置する)のか否かを判別する(図8のステップS21)。すなわち、制御部216はまず、自己の機器が給電装置1の近傍に存在するのか否かの判別結果を基に、送電再開の要求についての判断を行う。なお、自己の機器が給電装置1の近傍に存在するのか否かを判別する他の手法としては、例えば以下のものが挙げられる。すなわち、電子機器2A,2Bが給電装置1側で発生した磁力線を検知することで、電子機器2A,2Bが起動し、その時点で給電装置1の近傍に位置することを認識する、という手法が挙げられる。なお、この手法を用いた場合、電子機器2A,2Bにおいて磁力線が検知されなくなると、それら電子機器2A,2Bの動作が停止することとなる。
ここで、給電装置1の近傍に存在しないと判別された場合には(ステップS21:N)、制御部216は送電再開の条件を満たしていないと判断する。したがって、この場合には送電再開の要求はなされずに、後述するステップS25へと進む。
一方、給電装置1の近傍に存在すると判別された場合には(ステップS21:Y)、次に制御部216は、自己の機器についての機器情報として保持している、起動状況情報および電力残量情報のうちの少なくとも一方を用いて、送電再開の要求についての判断を行う。ここでは一例として、制御部216は以下説明するように、起動状況情報および電力残量情報の双方を用いて、送電再開の要求についての判断を行う(ステップS22,S24)。
具体的には、まず制御部216は、起動状況情報に基づいて、自己の機器が起動しているのか否か(起動状態であるのか否か)を判別する(ステップS22)。ここで、起動していると判別された場合には(ステップS22:Y)、制御部216は、起動しているとバッテリー214における電力残量が減ってしまうことから送電再開の条件を満たしていると判断する。したがって、制御部216は、給電装置1側との相互の通信等を利用して、送電再開の要求を給電装置1側へ通知する(ステップS23)。これにより、給電装置1側に対して送電動作の再開が促され、電子機器2A,2B内のバッテリー214への再充電がなされることとなる。なお、このようにして送電再開の要求がなされた後は、後述するステップS25へと進む。
一方、自己の機器が起動していないと判別された場合(ステップS22:N)、続いて制御部216は、電力残量情報に基づいて、バッテリー214における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かを判別する(ステップS24)。具体的には、ここでは、バッテリー電圧Vbが、所定の閾値電圧Vth以上であるのか否かを判別する。
ここで、バッテリー電圧Vbが閾値電圧Vth未満であると判別された場合には(ステップS22:N)、制御部216は、バッテリー214における電力残量が少ない(不十分である)ことから送電再開の条件を満たしていると判断し、送電再開の要求を通知する(ステップS23)。これにより、この場合も給電装置1側に対して送電動作の再開が促され、電子機器2A,2B内のバッテリー214への再充電がなされることとなる。
一方、バッテリー電圧Vbが閾値電圧Vth以上であると判別された場合(ステップS24:Y)、制御部216は、自己の機器が起動もしていなくてバッテリー214における電力残量も十分であることから、送電再開の条件を満たしていないと判断する。つまり、この場合、バッテリー214への再充電は不要であると判断する。したがって、この場合には送電再開の要求はなされずに、後述するステップS25へと進む。
このように制御部216は、ここでは、自己の機器が起動していないと判別され(ステップS22:N)、かつ、電力残量が所定の閾値以上であると判別された場合(ステップS24:Y)に、送電再開の条件を満たしていないと判断して送電再開の要求を通知しないようにしている。
ただし上記実施の形態と同様に、制御部216は、以下のようにして送電再開の条件を満たすのか否かの判断を行うようにしてもよい。すなわち、自己の機器が起動していると判別された場合、または、バッテリー214における電力残量が所定の閾値未満であると判別された場合に、送電再開の条件を満たしていると判断して送電再開の要求を通知するようにしてもよい。換言すると、自己の機器が起動していないと判別された場合、または、バッテリー214における電力残量が所定の閾値以上であると判別された場合に、送電再開の条件を満たしていないと判断して送電再開の要求を通知しないようにしてもよい。
なお、上記したステップS25では、制御部216は、図8に示した送電再開要求処理(全体の処理)を終了させるのか否かを判断する。まだ終了させないと判断した場合(ステップS25:N)、最初のステップS21へと戻る一方、終了させると判断した場合(ステップS25:Y)、制御部216による送電再開要求処理(全体の処理)が終了となる。
このようにして本変形例では、磁界を用いた送電による電力に基づいて給電対象機器(電子機器2A,2B)内のバッテリー214への充電が完了して送電が一旦停止した場合において、所定の条件(送電再開の条件)を満たす場合、以下のようになる。すなわち、送電の再開を要求する旨が、電子機器2A,2Bから給電装置1側へと通知される。そして、給電装置1内の制御部112では、このような送電の再開を要求する旨の通知が給電対象機器側から通知されたのか否かに応じて、送電再開の条件を満たすのか否か(送電動作を再開するのか否か)を判断する。具体的には、そのような送電再開の要求が給電装置1側から通知された場合には、制御部112は送電再開の条件を満たすと判断して、送電動作を再開させるようにする。このようにして、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、給電装置1側に対して送電の再開が促されるため、送電動作が再開する機会(バッテリー214への再充電の機会)が担保され易くなる。
以上のように本変形例では、磁界を用いた送電による電力に基づいてバッテリー214への充電が完了して送電が一旦停止した場合において所定の条件を満たす場合には、電子機器2A,2Bにおいて送電の再開を要求する旨を給電装置1側へ通知する。これにより、充電が完了して送電動作が停止された後であっても、送電動作が再開する機会を担保し易くすることができる。よって、本変形例においても、磁界を用いて電力伝送を行う際に、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
なお、本変形例において説明した、電子機器2A,2B側から給電装置1への「送電の再開を要求する旨の通知」が、給電装置1側からの所定の条件(送電再開の条件)を満たすのか否かの問い合わせに対する返答としてなされるようにしてもよい。つまり、電子機器2A,2B内の制御部216は、給電装置1側からの上記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、「送電の再開を要求する旨の通知」を行うようにしてもよい。
<その他の変形例>
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態等では各種のコイル(送電コイル,受電コイル)を挙げて説明しているが、これらのコイルの構成(形状)としては種々のものを用いることが可能である。すなわち、例えばスパイラル形状やループ形状、磁性体を用いたバー形状、スパイラルコイルを2層で折り返すように配置するα巻き形状、更なる多層のスパイラル形状、厚み方向に巻線が巻回しているヘリカル形状などによって、各コイルを構成することが可能である。また、各コイルは、導電性を有する線材により構成された巻き線コイルだけではなく、プリント基板やフレキシブルプリント基板などにより構成された、導電性を有するパターンコイルであってもよい。
また、上記実施の形態等では、給電対象機器の一例として電子機器を挙げて説明したが、これには限られず、電子機器以外の給電対象機器(例えば、電気自動車等の車両など)であってもよい。
更に、上記実施の形態等では、給電装置および電子機器の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、給電装置や電子機器内に、通信機能や何かしらの制御機能、表示機能、2次側機器を認証する機能、異種金属などの混入を検知する機能などを搭載するようにしてもよい。
加えて、上記実施の形態等では、主に、給電システム内に複数(2つ)の電子機器が設けられている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、給電システム内に1つの電子機器のみが設けられているようにしてもよい。
また、上記実施の形態等では、給電装置の一例として、携帯電話機等の小型の電子機器(CE機器)向けの充電トレーを挙げて説明したが、給電装置としてはそのような家庭用の充電トレーには限定されず、様々な電子機器等の充電器として適用可能である。また、必ずしもトレーである必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。
(電界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムの例)
また、上記実施の形態等では、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、磁界を用いて非接触に電力伝送(給電)を行う給電システムの場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、本開示内容は、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、電界(電界結合)を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムにおいても適用することが可能であり、上記実施の形態等と同様の効果を得ることが可能である。
また、上記実施の形態等では、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、磁界を用いて非接触に電力伝送(給電)を行う給電システムの場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、本開示内容は、1次側機器としての給電装置から2次側機器としての電子機器に対して、電界(電界結合)を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムにおいても適用することが可能であり、上記実施の形態等と同様の効果を得ることが可能である。
具体的には、例えば図9に示した給電システムは、1つの給電装置81(1次側機器)と、1つの電子機器82(2次側機器)とを備えている。給電装置81は、主に、送電電極E1(1次側電極)を含む送電部810と、交流信号源811(発振器)と、接地電極Eg1とを有している。電子機器82は、主に、受電電極E2(2次側電極)を含む受電部820と、整流回路821と、負荷822と、接地電極Eg2とを有している。すなわち、この給電システムは、送電電極E1および受電電極E2と、接地電極Eg1,Eg2との2組の電極を備えている。換言すると、給電装置81(1次側機器)および電子機器82(2次側機器)はそれぞれ、モノポールアンテナのような非対称性の一対の電極構造からなるアンテナを、機器内部に有している。
このような構成の給電システムでは、送電電極E1と受電電極E2とが互いに対向すると、上記した非接触性のアンテナ同士が、互いに結合する(電極の垂直方向に沿って互いに電界結合する)。すると、これらの間に誘導電界が発生し、これにより電界を用いた電力伝送が行われる(図9中に示した電力P8参照)。具体的には、例えば図10に模式的に示したように、送電電極E1側から受電電極E2側へと向かって、発生した電界(誘導電界Ei)が伝播すると共に、接地電極Eg2側から接地電極Eg1側へと向かって、発生した誘導電界Eiが伝播する。すなわち、1次側機器と2次側機器との間で、発生した誘導電界Eiのループ経路が形成されることになる。このような電界を用いた非接触による電力供給システムにおいても、上記実施の形態等と同様の手法を適用することにより、同様の効果を得ることが可能である。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
2次電池を有する給電対象機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を備え、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電装置。
(2)
前記送電制御部は、前記条件を満たすのか否かを、自身による調査に基づいて判断する
上記(1)に記載の給電装置。
(3)
前記送電制御部は、給電対象機器が近傍に存在するのか否かの判別結果を基に、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(2)に記載の給電装置。
(4)
前記送電制御部は、
給電対象機器が近傍に存在しないと判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して、前記送電動作を再開しない一方、
給電対象機器が近傍に存在すると判別された場合には、その給電対象機器についての機器情報を取得し、この機器情報を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(3)に記載の給電装置。
(5)
前記送電制御部は、前記機器情報としての識別情報を用いて、近傍に存在する給電対象機器が前記充電の完了後の給電対象機器と同一機器であるのか否かを判別し、この判別結果を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(4)に記載の給電装置。
(6)
前記送電制御部は、
前記同一機器ではない旨の判別がなされた場合には、前記近傍に存在する給電対象機器に対して、前記送電動作を新たに開始する一方、
前記同一機器である旨の判別がなされた場合には、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(5)に記載の給電装置。
(7)
前記送電制御部は、給電対象機器についての機器情報としての、起動状況情報と、前記2次電池における電力残量情報とのうちの少なくとも一方を用いて、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(2)ないし(6)のいずれかに記載の給電装置。
(8)
前記送電制御部は、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していると判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記2次電池における電力残量が所定の閾値未満であると判別された場合には、前記条件を満たしていると判断して前記送電動作を再開させる一方、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していないと判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
上記(7)に記載の給電装置。
(9)
前記送電制御部は、前記給電対象機器が起動していないと判別され、かつ、前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合に、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
上記(8)に記載の給電装置。
(10)
前記送電制御部は、前記送電の再開を要求する旨の通知が前記給電対象機器側から通知されたのか否かに応じて、前記条件を満たすのか否かを判断する
上記(1)に記載の給電装置。
(11)
前記給電対象機器側からの前記送電の再開を要求する旨の通知は、この給電装置からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、行われたものである
上記(10)に記載の給電装置。
(12)
前記送電制御部は、前記給電対象機器との間での通信を利用して、前記条件を満たすのか否かの判断を行う
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の給電装置。
(13)
前記充電の完了後の期間では前記充電の完了前の期間と比べ、前記通信が低頻度で行われる
上記(12)に記載の給電装置。
(14)
2次電池を有する1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
前記送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を有し、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電システム。
(15)
給電装置から磁界または電界を用いた送電による電力を受け取る受電部と、
前記受電部により受け取った電力に基づく充電が行われる2次電池と、
所定の制御を行う制御部と
を備え、
前記制御部は、前記2次電池への充電が完了して前記送電が一旦停止した場合において、所定の条件を満たす場合には、前記送電の再開を要求する旨を前記給電装置側へ通知する
電子機器。
(16)
前記制御部は、前記給電装置側からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、前記送電の再開を要求する旨の通知を行う
上記(15)に記載の電子機器。
(17)
前記制御部は、自己の機器が前記給電装置の近傍に存在するのか否かの判別結果と、自己の機器が起動しているのか否かの判別結果と、前記2次電池における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かの判別結果と、のうちの少なくとも1つを基に、前記条件を満たすのか否かを判断する
上記(15)または(16)に記載の電子機器。
(1)
2次電池を有する給電対象機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を備え、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電装置。
(2)
前記送電制御部は、前記条件を満たすのか否かを、自身による調査に基づいて判断する
上記(1)に記載の給電装置。
(3)
前記送電制御部は、給電対象機器が近傍に存在するのか否かの判別結果を基に、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(2)に記載の給電装置。
(4)
前記送電制御部は、
給電対象機器が近傍に存在しないと判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して、前記送電動作を再開しない一方、
給電対象機器が近傍に存在すると判別された場合には、その給電対象機器についての機器情報を取得し、この機器情報を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(3)に記載の給電装置。
(5)
前記送電制御部は、前記機器情報としての識別情報を用いて、近傍に存在する給電対象機器が前記充電の完了後の給電対象機器と同一機器であるのか否かを判別し、この判別結果を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(4)に記載の給電装置。
(6)
前記送電制御部は、
前記同一機器ではない旨の判別がなされた場合には、前記近傍に存在する給電対象機器に対して、前記送電動作を新たに開始する一方、
前記同一機器である旨の判別がなされた場合には、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(5)に記載の給電装置。
(7)
前記送電制御部は、給電対象機器についての機器情報としての、起動状況情報と、前記2次電池における電力残量情報とのうちの少なくとも一方を用いて、前記送電動作の再開についての判断を行う
上記(2)ないし(6)のいずれかに記載の給電装置。
(8)
前記送電制御部は、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していると判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記2次電池における電力残量が所定の閾値未満であると判別された場合には、前記条件を満たしていると判断して前記送電動作を再開させる一方、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していないと判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
上記(7)に記載の給電装置。
(9)
前記送電制御部は、前記給電対象機器が起動していないと判別され、かつ、前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合に、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
上記(8)に記載の給電装置。
(10)
前記送電制御部は、前記送電の再開を要求する旨の通知が前記給電対象機器側から通知されたのか否かに応じて、前記条件を満たすのか否かを判断する
上記(1)に記載の給電装置。
(11)
前記給電対象機器側からの前記送電の再開を要求する旨の通知は、この給電装置からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、行われたものである
上記(10)に記載の給電装置。
(12)
前記送電制御部は、前記給電対象機器との間での通信を利用して、前記条件を満たすのか否かの判断を行う
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の給電装置。
(13)
前記充電の完了後の期間では前記充電の完了前の期間と比べ、前記通信が低頻度で行われる
上記(12)に記載の給電装置。
(14)
2次電池を有する1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
前記送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を有し、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電システム。
(15)
給電装置から磁界または電界を用いた送電による電力を受け取る受電部と、
前記受電部により受け取った電力に基づく充電が行われる2次電池と、
所定の制御を行う制御部と
を備え、
前記制御部は、前記2次電池への充電が完了して前記送電が一旦停止した場合において、所定の条件を満たす場合には、前記送電の再開を要求する旨を前記給電装置側へ通知する
電子機器。
(16)
前記制御部は、前記給電装置側からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、前記送電の再開を要求する旨の通知を行う
上記(15)に記載の電子機器。
(17)
前記制御部は、自己の機器が前記給電装置の近傍に存在するのか否かの判別結果と、自己の機器が起動しているのか否かの判別結果と、前記2次電池における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かの判別結果と、のうちの少なくとも1つを基に、前記条件を満たすのか否かを判断する
上記(15)または(16)に記載の電子機器。
本出願は、日本国特許庁において2011年12月21日に出願された日本特許出願番号2011-279238号、および2012年4月17日に出願された日本特許出願番号2012-93835号を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (17)
- 2次電池を有する給電対象機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を備え、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電装置。 - 前記送電制御部は、前記条件を満たすのか否かを、自身による調査に基づいて判断する
請求項1に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、給電対象機器が近傍に存在するのか否かの判別結果を基に、前記送電動作の再開についての判断を行う
請求項2に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、
給電対象機器が近傍に存在しないと判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して、前記送電動作を再開しない一方、
給電対象機器が近傍に存在すると判別された場合には、その給電対象機器についての機器情報を取得し、この機器情報を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
請求項3に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、前記機器情報としての識別情報を用いて、近傍に存在する給電対象機器が前記充電の完了後の給電対象機器と同一機器であるのか否かを判別し、この判別結果を基に前記送電動作の再開についての判断を行う
請求項4に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、
前記同一機器ではない旨の判別がなされた場合には、前記近傍に存在する給電対象機器に対して、前記送電動作を新たに開始する一方、
前記同一機器である旨の判別がなされた場合には、前記送電動作の再開についての判断を行う
請求項5に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、給電対象機器についての機器情報としての、起動状況情報と、前記2次電池における電力残量情報とのうちの少なくとも一方を用いて、前記送電動作の再開についての判断を行う
請求項2に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していると判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記2次電池における電力残量が所定の閾値未満であると判別された場合には、前記条件を満たしていると判断して前記送電動作を再開させる一方、
前記起動状況情報に基づいて前記給電対象機器が起動していないと判別された場合、または、前記電力残量情報に基づいて前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合には、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
請求項7に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、前記給電対象機器が起動していないと判別され、かつ、前記電力残量が前記閾値以上であると判別された場合に、前記条件を満たしていないと判断して前記送電動作を再開させない
請求項8に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、前記送電の再開を要求する旨の通知が前記給電対象機器側から通知されたのか否かに応じて、前記条件を満たすのか否かを判断する
請求項1に記載の給電装置。 - 前記給電対象機器側からの前記送電の再開を要求する旨の通知は、この給電装置からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、行われたものである
請求項10に記載の給電装置。 - 前記送電制御部は、前記給電対象機器との間での通信を利用して、前記条件を満たすのか否かの判断を行う
請求項1に記載の給電装置。 - 前記充電の完了後の期間では前記充電の完了前の期間と比べ、前記通信が低頻度で行われる
請求項12に記載の給電装置。 - 2次電池を有する1または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して磁界または電界を用いた送電を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
前記送電を行う送電部と、
前記送電部における送電動作を制御する送電制御部と
を有し、
前記送電制御部は、
前記送電による電力に基づいて前記2次電池への充電が完了した場合には、前記送電動作を一旦停止させると共に、
前記充電の完了後において所定の条件を満たす場合には、前記送電動作を再開させる
給電システム。 - 給電装置から磁界または電界を用いた送電による電力を受け取る受電部と、
前記受電部により受け取った電力に基づく充電が行われる2次電池と、
所定の制御を行う制御部と
を備え、
前記制御部は、前記2次電池への充電が完了して前記送電が一旦停止した場合において、所定の条件を満たす場合には、前記送電の再開を要求する旨を前記給電装置側へ通知する
電子機器。 - 前記制御部は、前記給電装置側からの前記条件を満たすのか否かの問い合わせに対する返答として、前記送電の再開を要求する旨の通知を行う
請求項15に記載の電子機器。 - 前記制御部は、自己の機器が前記給電装置の近傍に存在するのか否かの判別結果と、自己の機器が起動しているのか否かの判別結果と、前記2次電池における電力残量が所定の閾値以上であるのか否かの判別結果と、のうちの少なくとも1つを基に、前記条件を満たすのか否かを判断する
請求項15に記載の電子機器。
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